Первые палеонтологические коллекции в Томском университете начали формироваться к его открытию в 1888 году за счет частных поступлений. В дальнейшем эти коллекции составили золотой фонд музея. Сейчас они находятся в нескольких отдельных витринах и относятся к первому этапу накопления палеонтологического материала.
Редчайшие коллекции утраченных местонахождений, сохранившиеся в нашем музее, имеют не только большую научную, но и историческую ценность. В качестве примера приведем коллекцию из знаменитых золенгофенских сланцев (окрестности городка Золенгофен в Германии) – с отпечатками рыб, водорослей, стрекозы, водяного паука, долгохвостых раков, рака-мечехвоста, моллюсков.
В основу музейного фонда положены коллекции Г. Траутшольда, профессора Петербургской земледельческой академии, герцога М. Лейхтенбергского, горного инженера П.П. Иванова и других.
Основной фонд: свыше 1 млн. единиц хранения.
Основателем и первым научным руководителем музея, открытого в 1926 году, был профессор В.А. Хахлов, который возглавил впоследствии созданную им школу палеоботаников. В собрания открывшегося музея вошли все поступившие ранее в университет палеонтологические коллекции. Дальнейшее накопление уже регионального коллекционного фонда относится ко второму этапу формирования музея и происходило в результате развития геологических работ на территории Сибири.
Коллекции В.А. Хахлова в основном флоры карбона и перми из угленосных бассейнов Сибири описаны в многочисленных статьях и монографиях. Но эти коллекции настолько обширны, что изучение продолжается до сих пор.
Гордостью музея является одна из лучших в мире коллекция первых наземных растений – псилофитов, собранная в девонских межгорных впадинах на юге Сибири профессором А.Р. Ананьевым и его учеником Л.И. Быстрицким. Эта коллекция частично опубликована с изображением характерных видов растений в работах А.Р. Ананьева, но предстоит большая работа по ее дальнейшей систематизации и монографическому описанию.
С 1990 года музей развивает новые направления – изучение мамонтовой фауны и меловых динозавров. В экспозиции представлены реконструированные скелеты основных представителей мамонтовой фауны – ископаемых бизона, мамонта и шерстистого носорога, выполненные А.В. Шпанским. Наиболее ценные фрагменты черепа, челюсти с зубами мамонтов и мамонтят, черепа и фрагменты скелетов шерстистых носорогов, бизонов, лошадей, трогонтериевых слонов, оленей, пещерных медведя и льва, сайгака и многих других также выставлены в специально оборудованных витринах и подставках демонстрационного зала музея.
Сенсацией стали находки на юго-востоке Западной Сибири у пос. Шестаково в 1998 году А.В. Воронкевичем двух целых скелетов раннемеловых пситтакозавров. С 2000 года эти скелеты хранятся в музее в специально оборудованном саркофаге, сохраняя естественное положение в монолите породы.
Ближайшие задачи музея – издание каталогов монографических коллекций; обработка и пополнение фондов новыми коллекциями, собранными во время ежегодных полевых экспедиций и в результате обработки кернового материала (извлечение микрообъектов), присылаемого нефтеразведочными экспедициями Западной Сибири; формирование базы данных по имеющимся коллекциям; монтировка отдельных фрагментов скелетов, создание новых экспозиций по раннемеловым динозаврам и млекопитающим новой «динозавровой провинции» Западной Сибири.
