Il museo conserva uno dei più ricchi patrimoni paleontologici recuperati nel bacino padano. È suddiviso in tre sale. Nella prima sono illustrate le tematiche introduttive e propedeutiche alla comprensione degli argomenti trattati nel museo; si ripercorrono i principali eventi che hanno portato alla formazione e al riempimento del golfo padano, un tempo un'ampia insenatura dell'Adriatico; sono esposti numerosi fossili tra cui molluschi, coralli, asteroidei, crostacei, chelonidi e una balenottera rinvenuta nel 1996. La seconda sala è dedicata ai mammiferi che si adattarono alla vita marina, tra i quali: Mesonix e Pakicetus (mammiferi marini primordiali), Dugongs e Stenella (delfinidi), Monachus (foca monaca) e un esemplare, ottimamente conservato, di balenottera. Nella terza sala è conservata una balenottera di cui si evidenzia una singolare peculiarità: tra le sue vertebre, infatti, sono stati trovati i denti di uno squalo, probabilmente un Carcaradon Gigans. Tutto ciò fa supporre che la balenottera avesse subito l'aggressione di uno o più squali