a.) Sammlungen
- Systematische Paläontologie der Vertebraten
Diese Sammlung umfasst einzigartige Konvolute wie die Mesozoischen Meeresreptilien des Jura-Meers und der Kreidezeit (z.B. Henodus, Ichthyosaurier, Meereskrokodile, Mosasaurier). Hinzu kommen ursprüngliche Dinosaurier (z.B. Plateosaurus, Kentrosaurus) und pleistozäne Säugetiere der Schwäbischen Alb (Erpfinger Bärenhöhle). Die bedeutendste Therapsiden-Sammlung der Welt (z.B. Stahleckeria, Scymnognathus) haben wir Friedrich v. Huene zu verdanken.
- Systematische Paläontologie der Invertebraten
Diese Sammlung umfasst zunächst tausende publizierter Ammoniten, Schnecken, Brachiopoden und andere Wirbellose aus der Sammlung August von Quenstedts, mit ihrem Fokus auf die Schwäbische Alb. Hinzu kommen Stücke aus den Sammlungen Otto Schindewolf, Jobst Wendt und vieler anderer mit Objekten aus der ganzen Welt. Neben den zahlreichen Publikationen Adolf Seilachers finden sich zahlreiche Spurenfossilien aus seinem Nachlass.
- Stratigraphische Paläontologie
In dieser Sammlung sind neben umfassenden Grabungsbeständen aus allen Erdschichten und Weltgegenden auch Belege von Abschlussarbeiten aus über 200 Jahren Sammlungsgeschichte geordnet. Hervorzuheben sind unter vielen anderen die Belege der Doktorarbeit von Franz Hilgendorf (1863), der mit Hilfe miozäner Schnecken den ersten Beleg für den graduellen Wandel nach Darwins Evolutionstheorie vorlegte und den ersten Stammbaum mit realen Organismen erstellte.
- Publikationssammlung
Fossilien aus über 1500 Publikationen sind hier vereint, insgesamt mehr als 30.000 Einzelfossilien; ein Großteil davon stellt Typenmaterial dar.
- Mikropaläontologie
Die Geschichte der Tübinger Mikropaläontologie geht auf Alfred Eisenack zurück, aber die Proben von Dietrich Herm, Hans Gocht, Christoph Hemleben, Hanspeter Luterbach, Alexander Liebau und anderen sind hier vereint.
- Paläobotanik
Die Paläobotanische Sammlung in Tübingen ist stratigraphisch geordnet und umfasst u.a. die Sammlung von Karl Mägdefrau und der Arbeitsgruppe um Volker Mosbrugger. Neben Makrofossilien gibt es auch eine Pollensammlung u.a. von Abdul Rahman Ashraf.

