Морская палеофауна представлена окаменелостями разных родов брахиопод, губок, морских ежей, морских лилий кораллов, кольчатых червей, моллюсков, трилобитов и рыб. Наземная палеофауна представлена фрагментами различных отделов скелетов ископаемых млекопитающих: мамонта, большерого бизона, овцебыка и оленя. Образцами палеофауны представлены все эры фанерозоя, за исключением периодов: голоцена, эоплейстоцена, плиоцена, олигоцена, эоцена, палеоцена, среднего и нижнего отделов юрского периода, верхнего и среднего отделов триасового периода, нижней перми, среднего отдела каменноугольного периода. Архей представлен несколькими образцами кораллов. Палеофлора представлена отпечатками листьев растений в алевролитах и песчаниках, фрагментами окаменевшей древесины и желваками сине-зеленых водорослей в алевролитах. Все образцы палеофлоры относятся к палеозойским формам, за исключением желвака сине-зеленых водорослей, который относится к четвертичному периоду. Все образцы морской палеофауны собраны в основном в западной части плато Путорана; наемной палеофауны – в основном в центральном и северо-восточном Таймыре. Наибольший интерес представляют фрагменты скелетов мамонтов, найденных на территории Норильского промышленного района, там, где сейчас возвышаются корпуса металлургических заводов.
Палеонтологическая коллекция
Палеонтологическая коллекция музея насчитывает более 400 едениц хранения.