Allestita presso l'ex chiesa di S. Tommaso, la mostra permanente si sviluppa in due sale: nella prima è esposta una raccolta paleontologica generale; nella seconda reperti fossili che ripercorrono la storia del bacino sedimentario continentale umbro e testimonianze di paleoantropologia con particolare attenzione all'Homo erectus e all'Homo di Neanderthal, resti del quale sono stati trovati nella zona