Палеонтолого-стратиграфический музей был основан в 1868 году первым профессором геологии университета А. А. Иностранцевым как Геологический кабинет. Ядром музейных коллекций служит коллекция одного из основателей отечественной палеонтологии – Э. И. Эйхвальдак и его капитальный труд «Палеонтология России», где содержатся описания более тысячи новых видов из разных групп вымерших организмов. В музее собраны окаменелости и осадочные породы, представляющие документальную палеонтологическую и стратиграфическую летопись развития Земли. Фонды музея насчитывают более 22 тысяч окаменелостей растений и животных, а также осадочных пород.