Colecţia de vertebrate reprezintă punctul major de atracţie, în muzeu fiind expuse vestigii din celebra faună de dinozauri din Bazinul Haţeg şi Bazinul Transilvaniei: Struthiosaurus transylvanicus, Magyarosaurus dacus, Zalmoxes robustus, Zalmoxes shqiperorum precum şi ouă de dinozaur (Megaloolithus cf. siruguei) foarte bine păstrate. De asemenea, sunt expuşi ichthyosaurieni din Jurasicul de la Holzmaden (Germania) sau resturi scheletice bine conservate aparţinând celor mai mari mamifere cunoscute: Paraceratherium prohorovi, un rinocerotoid gigant din Paleogen, și Deinotherium giganteum, un proboscidian aberant din Miocen (strămoşul elefanţilor de azi). În cadrul colecţiei taxonomice este expus un schelet complet al ursului de cavernă din Pleistocen (Ursus spelaeus), ce impresionează publicul vizitator prin dimensiunile sale, precum şi resturi de rhinoceride (rinocerul cu blană) sirenide (vaci de mare), cervide (capra fosilă) sau proboscidieni din Transilvania.
Muzeul de Paleontologie și Stratigrafie / Colecţia taxonomică de paleontologie
