Die paläontologische Sammlung des SMNK umfasst ca. 450.000 Stücke und Befundkomplexe und ist dokumentiert in Inventarbüchern und Karteikarten. Nur knapp 8000 Stücke sind elektronisch erfasst. Die paläontologische Sammlung gliedert sich in folgende Komplexe:

• Wirbellose Tiere außer Insekten (gegliedert nach Zeitaltern und Fundstellen)
• Insekten (gegliedert nach Zeitaltern und Fundstellen)
• Wirbeltiersammlung (gegliedert nach Taxa und Fundstellen; die Synapsida sind noch ungegliedert)
• Quartär (gegliedert nach Taxa und Fundstellen)
• Paläobotanik (gegliedert nach Zeitaltern und Fundstellen
• Spurenfossilien und Koprolithen (gegliedert nach Zeitaltern und Fundstellen)

Arbeitssammlungen:

• Tertiär (Munk / Frey)
• Perm (Munk / Frey)

Schwerpunkte in der Wirbeltiersammlung nach Zeitaltern und Fundstellen:

• Quartäre Säugetiere - Oberrheingraben
• Mitteleozän - Grube Messel
• Mitteloligozän – Tongrube Unterfeld
• Muschelkalk - Kraichgau
• Untermiozän – Höwenegg/Öhningen

Besonderheiten:

• Oberpermische Tetrapodenfunde aus der "Korbacher Spalte"
• Fische, insbesondere Knochenfische
• Mastodonsaurier des Oberen Buntsandsteins - Cappel
• Pterosaurier
• Krokodile
• Tertiäre Vögel
• Originale Sammlung Frenzen (Mikrofossilien aus dem Jura)
• Mittelpleistozäne Säugetiere von Mauer (Geol.-Pal. Institut Heidelberg)
• Artefakte