展館分類
古脊椎動物館
脊椎動物演化的第一次革命，是脊椎的出現。由于有了脊椎的支撐，動物們更加堅強和靈活，适應性也更強，為以後數億年的進化奠定了基礎。
古脊椎動物館展出的是我國從事古脊椎動物學研究的幾代科學家半個多世紀以來調查采集到的各門類脊椎動物化石中的精品。
魚和兩栖動物展廳
古魚類：
在古魚類化石展區中，觀衆可以見到各地質時期，各個演化階段的魚化石，包括帶盔披甲的無颌類、原始的盾皮魚類、高等魚類化石等。被稱為活化石的拉蒂邁魚也在本館内展出，這是目前國内保存最為完整的拉蒂邁魚。
古兩栖類：
兩栖類展區展出的是我國發現的2億多年前（二疊紀）至1千多萬年前（新生代的中新世）的兩栖類化石。由于兩栖動物的軟骨較多，且它們多生活在潮濕的環境，死亡後屍體很快腐爛，很難保存為完整化石，因此本館内展出的标本都是兩栖動物化石中的珍品。
爬行動物和鳥類展廳
古爬行動物：
古爬行動物展區中，展出了各類爬行動物化石，有我國發現的最大的淡水龜化石——南雄龜、古老的鳄魚化石、被稱為中生代的海怪的海生爬行動物、中生代的空中霸主——翼龍、中生代的霸主——恐龍、哺乳動物的祖先——似哺乳爬行動物。
古鳥類：
古鳥類展區中展出了各地質時期的各種鳥類化石，其中包括世界上已知最早有喙的鳥、除始祖鳥以外最著名的化石鳥類——孔子鳥等著名的古鳥類化石。
古哺乳動物展廳
本展廳中，通過大量豐富的哺乳動物化石的展示，使觀衆從中了解哺乳動物在經曆了上億年的發展過程中是怎樣由最初的微不足道的小動物發展成為今天在地球上占有優勢的種類繁多的大家族。哺乳動物盡管種類衆多，但仍有許多種類都已經絕滅或面臨淘汰；如果不是人們發現了它們的化石，我們很難想象出古老的哺乳動物究竟是個什麼樣子。
熱河生物群特展
“熱河生物群”，被國際古生物學界稱為“二十世紀最驚人的古生物發現”，但很多人對它并不熟悉。不過如果提起“帶羽毛的恐龍”、“世界上最早的花”、“吃恐龍的哺乳動物”、“長有四個翅膀的恐龍”、“世界首枚翼龍胚胎”等，大家就可能有所耳聞了。這些引起公衆極大興趣，并在世界上引起轟動的著名化石，都屬于“熱河生物群”。
配合此次特展，還特别制作了兩套可以與觀衆互動的帶毛恐龍的三維動畫，再現了這些神秘物種的生活。
樹華古人類館
樹華古人類館于1999年建成開館，通過展出國内外古人類化石和舊石器标本及模型，系統普及了人類起源與進化的科學知識，昭示了人與自然共存共榮的科普主題。内容包括舉世矚目的北京猿人頭蓋骨以及國外贈送的各種珍貴的古人類化石标本模型。
參觀指南
票價
成人20元；1.2米以上兒童、學生、老人、軍人10元；殘疾人、1.2米以下兒童免票、3D電影每人10元。“小達爾文俱樂部”成員在會員有效期内參觀可免門票，陪同的1名家長也免門票。
開館時間
9：00-16：30，16：00停止售票，周一閉館。
地址
北京西城區西直門外大街142号（北京動物園向西300米路南；北京天文館西50米）
乘車路線
27、714、716、732、708、808、814、902、962、347、360、362、601、電車105、107、111、運通104、105、106（動物園或白石橋站下車）；或地鐵西直門站下，沿西直門外大街向西乘車至白石橋站，向東步行200米路南。
