1. Окаменелости представителей Хапровской фауны (фрагменты скелетов слона Громова, алютенского верблюда, эласмотерия, приазовской жирафы и других животных, обитавших на Дону более двух миллионов лет тому назад).
2. Мамонтовая фауна периода оледенения (скелет первобытного бизона, фрагменты окаменелостей мамонта, шерстистого носорога, большерогого оленя, сибирского эласмотерия и других животных, живших более десяти тысяч лет тому назад).
Открытое хранение палеонтологической коллекции расположено в подвальных помещениях музея. Экскурсия начинается в фойе, где представлен единственный в мире голотип — череп слона Громова, насчитывающий 2,5 миллиона лет, обнаруженный в 1957 г. в Ростове-на-Дону.