南京古生物標本展覽館是我國從事古生物研究的專(zhuān)門(mén)機構，被國際古生物學(xué)者譽(yù)為世界三大古生物研究中心之一。古生物標本展覽館是該所向公眾開(kāi)放的一個(gè)窗口，目前館內收藏精美化石標本近二十萬(wàn)件。展覽館位于風(fēng)景秀麗的玄武湖畔。
展覽館分設兩個(gè)展廳，共展出動(dòng)物和植物兩大生物界五十多個(gè)生物門(mén)類(lèi)化石標本1萬(wàn)多件。其中無(wú)脊椎動(dòng)物化石主要有三葉蟲(chóng)、筆石、頭足類(lèi)、珊瑚、腕足類(lèi)、腹足類(lèi)、雙殼類(lèi)、葉肢介、苔幼蟲(chóng)、層孔蟲(chóng)、有孔蟲(chóng)、放射蟲(chóng)、介形蟲(chóng)、牙形刺等；脊椎動(dòng)物化石主要有恐龍、恐龍蛋、鳥(niǎo)類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、野豬、犀牛等；植物化石除了原始的藻類(lèi)植物之外，還有粗大的喬木和其它植物化石。這些化石，年齡最老的有八億多年，最年輕的也有幾十萬(wàn)年。
第一展廳的標本以不同地區、不同生物門(mén)類(lèi)和不同研究領(lǐng)域分專(zhuān)題排列，展出的精美化石有三十多個(gè)生物化石門(mén)類(lèi)的標本，有來(lái)自"世界屋脊"的珊瑚、腕足類(lèi)、雙殼類(lèi)、腹足類(lèi)、頭足類(lèi)，有被稱(chēng)為"二十世紀最驚人發(fā)現之一"的澄江生物化石群的標本，有來(lái)自南極的化石和巖石標本。通過(guò)這些化石標本的觀(guān)察，對認識青藏高原由大洋到"世界屋脊"的演變，加深寒武紀生命大爆發(fā)的理解以及板塊活動(dòng)等都有很大幫助。
第二展廳的標本按生物出現的先后順序排列，展出震旦紀（距今8億多年）至第四紀各地質(zhì)時(shí)代中的主要生物門(mén)類(lèi)化石約五千多件，這些化石種類(lèi)繁多，形態(tài)各異。化石中有原始的單細胞生物，也有高等生物化石，有身體巨大的恐龍，也有微米、毫米大小的介形蟲(chóng)、有孔蟲(chóng)等微體化石標本。該展廳科普性強，充分展示了地球早期生命從低等到高等的演化過(guò)程。
展覽館中還保存有中華鳥(niǎo)龍（帶毛的恐龍）、翼龍和孔子鳥(niǎo)等世界上極為罕見(jiàn)的化石珍品。這些化石標本除有重要的科學(xué)意義外，也具有較強的觀(guān)賞性。