Die paläontologische Sammlung des SMNK umfasst ca. 450.000 Stücke und Befundkomplexe und ist dokumentiert in Inventarbüchern und Karteikarten. 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)

Schwerpunkte in der Wirbeltiersammlung nach Zeitaltern und Fundstellen:

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

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
• Kambrischer Burgess Schiefer – Sammlung Wilhelm Paulcke