En él se exhibe un acervo cuantioso de fósiles encontrados en la región occidente de México.

La mayor parte de las piezas son provenientes del lago de Chapala y las playas de Zacoalco.

La exposición consta principalmente de mamíferos de las épocas del mioceno, plioceno y pleistoceno. En ella se muestran fragmentos de antílopes, caballos, cánidos, pumas, tigres colmillo de sable, mamuts, entre otros. Se destaca el gonfoterio del lago, encontrado en Chapala, uno de los esqueletos más completos de este proboscidio en el mundo, cuya réplica se exhibe en el museo.

El museo cuenta con un pabellón de geología donde se exhibe una de las colecciones de rocas y minerales más completas del país.

Hay una sala de exhibiciones temporales, talleres y cursos, así como un auditorio donde se llevan a cabo proyecciones de documentales, obras de teatro y conferencias.