Wystawa w głównej sali muzeum przedstawia geologiczną historię obszaru Polski, od archaiku poczynając, a na czasach prawie współczesnych kończąc. Gabloty, w których prezentowane są okazy poszczególnych systemów, oznaczone są kolorami używanymi standardowo w tabelach stratygraficznych i na mapach geologicznych. Ekspozycja  prezentuje ogólne informacje o każdej erze i okresie, typowe skamieniałości oraz skały i minerały występujące w Polsce z podziałem na konkretne regiony. Bardzo efektownymi eksponatami są szkielety czwartorzędowych ssaków, model dilofozaura, tropy dinozaurów oraz pnie drzew z karbonu i neogenu.

Uzupełnieniem wystawy są mapy geologiczne Polski, tabela stratygraficzna z rozwojem świata organicznego, plansza ilustrująca rozmieszczenie kontynentów w dziejach Ziemi oraz diorama z modelami pierwszych lądowych czworonogów.