Ubicado en el edificio de la Academia Nacional de Ciencias, el museo fue fundado en 1883, y su primer director fue el eminente paleontólogo argentino Florentino Ameghino.
La palabra paleontología proviene del griego y significa el estudio de los seres que vivieron hace mucho tiempo (paleo=viejo / onto=ser / logía=estudio). Estudio que permite, entre otros aspectos, interpretar los cambios climáticos en la tierra.
En el noroeste de Córdoba existió un glaciar de 300 millones de años, el cual excavó un valle muy profundo en la roca y al derretirse el hielo se generaron una serie de lagos y lagunas. Pudiendo encontrar al fondo de esas masas de agua algunos fósiles de plantas y vegetales que podemos encontrar en el museo.
A su vez, en Córdoba predominan los encuentros fósiles de mamíferos de los últimos 5 millones de años, como por ejemplo los perezosos. Actualmente existe evidencia sobre la convivencia entre algunos de estos mamíferos y nuestros pueblos originarios de hace 10.500 años.
Uno de los grandes mamíferos que transitaba Córdoba era un mastodonte que superaba las 4 toneladas y se encontraba emparentado con los antiguos mamuts y con los elefantes que existen en la actualidad. Dado que circulaban principalmente por los grandes ríos de la ciudad, se han encontrado muchos ejemplares por la zona del Río Primero, Río Segundo y Río tercero.
Actualmente el museo expone diferentes fósiles como huesos, dientes, caparazones, troncos, hojas, huevos, y huellas, entre otras. Principalmente se pueden apreciar fósiles provenientes de nuestro país, pero también fósiles de otros países del mundo, como Alemania, Brasil, China y Francia.
Entre lo más destacado, el museo expone el cráneo de un mono conocido como “Homunculus patagonicus” o pequeño hombre de la patagonia, el cual fue encontrado por Carlos Ameghino en 1891. Esta especie se encontraba por la zona del estrecho de magallanes en su época y hoy resulta ser pariente de monos que actualmente viven en la cuenca del amazonas.