È la principale collezione geologica presente in Museo, ricca di fossili unici e famosi in tutto il mondo. La raccolta è costantemente incrementata grazie a campagne di scavo organizzate e condotte dal Museo nel territorio provinciale, a cooperazioni con altri istituti di ricerca ed a segnalazioni di ricercatori od appassionati. Il continuo lavoro di ricerca, valorizzazione e tutela svolto dal Museo in queste zone testimonia la strettissima relazione tra l’istituzione e il territorio che la circonda.
Vista l’enorme quantità dei reperti e l’importanza di alcune località bergamasche, che hanno restituito fossili eccezionali per rarità e perfezione dello stato di conservazione, la “Paleontologia Bergamasca” è stata suddivisa in collezioni strettamente correlate ai siti di rinvenimento o ad un particolare ricercatore.