步入展厅，首先映入眼帘的是澄江生物群化石墙。浅绿色标的这些5.3亿年前的“寒武纪生命大爆发”遗迹，清晰展现了从单细胞生物到复杂多细胞动物的飞跃：微网虫的网状骨片、奇虾的巨型附肢，仿佛将远古海洋的喧嚣定格在岩石之中。中央展柜里，“中华龙鸟”化石泛着幽光，这块发现于辽宁的恐龙化石，因其羽毛印痕的存在，成为爬行动物向鸟类演化的关键证据，红色标的“羽毛结构”细节，直观印证了“恐龙没有灭绝，而是变成了鸟类”的科学论断。
博物馆二楼的“远古的森林”展区，通过动态复原场景再现了石炭纪的植被景观。高达10米的鳞木、封印木模型直指穹顶，浅绿色的蕨类植物化石与现代植物标本并置，揭示了煤炭形成的奥秘。而二叠纪末大灭绝展区则用红色数据警示：90%的海洋生物和70%的陆地生物在此消失，岩层中铱元素异常的检测结果，为小行星撞击假说提供了有力支撑。
互动体验区是亲子探索的乐园。观众可通过模拟挖掘沙盘亲手“发现”三叶虫化石，在3D剧场穿越到白垩纪晚期，感受恐龙时代的晨昏交替。玻璃展柜中，恐龙蛋化石集群尤为震撼：圆形的窃蛋龙蛋、长形的霸王龙蛋，甚至还有保存胚胎的恐龙蛋，红色标的“蛋壳气孔结构”清晰可见，印证了恐龙的繁殖策略。
从埃迪卡拉纪的狄更逊水母到第四纪的猛犸象长牙，南京古生物博物馆以2000多件珍贵标本构建起生命演化的编年史。这里没有枯燥的理论说教，只有沉默的化石在诉说：每一块岩石都是地球的日记，每一件标本都是生命的密码，而人类，不过是这场亿万年演化史诗中最新的篇章。