Muzeum tvoří převážně sbírka fosílií a výuková expozice. Sbírka je určena odborníkům a plní funkci vědeckého a dokumentačního centra. Expozice je určena především vysokoškolským studentům. Je ale koncipována tak, aby byla srozumitelná i studentům středních škol a zájemcům z řad veřejnosti. Exponáty jsou často pro názornost doplněny moderními rekonstrukcemi a 3D modely. Expozice, jejíž dominantou je osmimetrová kostra dinosaura rodu Carnotaurus ze svrchní křídy Argentiny - jediná na území České republiky, byla pojata jako ilustrace jednotlivých období v historii Země.
Mezi největší unikáty muzea v evropském a možná i světovém měřítku patří kolekce fosílií z období vzniku mnohobuněčných (ediakarská fauna), kambrické „exploze života” (chengjiangská a burgesská fauna), břidlice s výjimečně zachovalou faunou spodního devonu lokality Hunsrück (Německo), triasové ryby a plazi lokality Hallein (Rakousko), spodnojurské posidoniové břidlice z lokality Holzmaden (Německo), včetně kompletních koster mořských plazů - ichtyosaurů, usvrchnojurské litografické vápence ze Solnhofenu s unikátní mořskou i terestrickou faunou, křídové ryby z Libanonu a řada dalších. Nechybí samozřejmě unikátní fosílie z našeho území (Barrandien, křídové fosílie, terciérní diatomity a řada dalších).
Muzeum je otevřeno pro veřejnost každou středu od 10 do 17 hodin s výjimkou univerzitních prázdnin a svátků. Prohlídka je bez odborného výkladu a z důvodu koordinace s objednanými exkurzemi je nutné skupiny nad 5 osob předem telefonicky ohlásit na tel. 221 951 476 nebo na e-mail mazuch@natur.cuni.cz (preferováno).