国家自然博物馆由众多的展览建筑组成,与人类关系最密切的当然是古生物馆了,它与比较解剖馆一道占据了植物园入口左侧的一幢巨大的18世纪的石头和红砖建筑。催骗比较解剖馆在一层,展出了上千件令人印象深刻的脊椎动物骨架。古生物馆在二层,人们可以在这里追溯6亿年来地球上的生命演化史。在19世纪,第一个古生物学教授德奥比格尼就已经收集了一万多件无脊椎动物化石。随后,戈德里为博物馆建起了真正的古生物陈列。古生物馆带有的一整圈环绕大厅的空中回廊,就是展览无脊椎动物化石的地方。然而,巴黎古生物馆最大的特色还是丰富的脊椎动物化石。陈列的产自马斯特里赫特的沧龙和蒙马特石膏中的古兽都是由乔治·居维叶研究的,具有极大的历史棵洒说意义。古脊椎动物学的发展实际上是由居维叶在19世纪开创的,他将古兽与现生动物进行了对比研究。居维叶从1808年就开始研究巴黎盆地的哺乳动物化石,他当时的工作还成为早期地质研究的典范。在今天的古生物馆中,当然少不了吸引人的恐龙,有巨大的梁龙、奇特的角龙、直立的鸭嘴龙等。来自南美的巨大哺乳动物化石尤为引人注目,有比大象还高大的树獭,还有身背巨大球甲的犰狳···形形色色的化石令人目不暇接。
在古生物馆的展品中有一具完整的蒙古野驴骨架和一具完整的披毛犀骨架,都产自中国的萨拉乌苏地区。还有在泥河湾发现的三门马的正型标本,是一件完整的头骨和下颌骨。这些产自中国的化石都是由法国的德日进和桑志华神父于上个世纪20年代采集的。
古生物馆与比较解剖馆被安排在一起并不是偶然的。实际上,比较解剖学对古生物学,特别是古脊椎动物学有非常重要的意义,因为“将今论古”是古生物学研究的一项基本原则。博物馆不光有比较解剖陈列,还有比较解剖实验室。实验室在一幢正门上方安放着居维叶头像的独立建筑内,用粗糙的灰岩块砌成的这幢楼房已经有几百年的历史,当年居维叶就是在这里研究比较解剖学。古老的墙壁上爬满了青青的常春藤。在楼内的标本库房中装满几个世纪以来精心收集的大量动物标本,光是完整的马科动物的骨架就有上百具。许多标本都有曲折的故事,如博物馆收藏的第一件象的骨架就来自拿破仑对非洲的远征。标本都管理得非常好,有清楚的记录,也能快速地查找。标本也相当的齐全,比如所有马属和犀科的现生种都有完整的骨架,在研究化石时有绝好的对比资料。