Con ingresso dal piazzale di fronte al valico di Ponte San Ludovico, vi sono esposti fossili degli animali tipici dei climi caldi (elefanti, ippopotami, rinoceronti) trovati nei depositi più antichi e dai resti di marmotte e renne vissute durante la glaciazione di Würm; a questi si affiancano resti umani riferibili, per lo più, al Paleolitico superiore, che vide le caverne utilizzate come sepolcreto. I reperti delle grotte dei Balzi Rossi sono di particolare importanza perché sono tra le rare testimonianze relative al tipo umano di Cro-Magnon. Ed è la triplice sepoltura rinvenuta nel 1892 all’interno della grotta Barma Grande, con i resti di un adulto e di due adolescenti accompagnati da un ricco corredo funerario, il pezzo più importante dell’istituzione, sistemata in una sede moderna e funzionale.