Атырау облысы тарихи - өлкетану музейіне қарасты Палеонтология қалалық бөлімшесі 2003 жылы 12 ақпанда Атырау облысы әкімшілігінің №44 бұйрығы негізінде құрылды. Күні бүгінде жалпы музей қорын 8544 дана жәдігер құрайды.
Палеонтология музейі - Қазақстандағы жер қабатының тарихи-геологиялық кезеңін, мезозой кезеңінде тіршілік еткен жануарлар әлемін зерттейтін бірден-бір палеонтологиялық музей.
Музейде жинақталған жәдігерлердің бірегейлігіне, құндылығына әлемдегі көптеген музейлер қызыға алады. Бұл жерде жинақталған жәдігерлердің барлығы өлкеміздегі Ақкерегешың, Ақтолағай бор тауларынан табылған. Ақкерегешың бор тауы Құлсары қаласынан 60-70 км қашықтықта орналасқан, ал Ақтолағай бор тауы Ақтөбе мен Атырау облысының шекарасында орналасқан.
Палеонтология музейінің экспозициялық залындағы деректер өлкемізде бұдан бірнеше миллион жылдар бұрын тіршілік еткен жануарлар дүниесінен мағлұматтар береді. Залдан тасқа айналған ұлулар, сегізсәулелі маржандар, теңіз кірпілері, губкалар, медузалар, құрттар, моллюскалардың түрлері және басқа да ондаған миллион жыл бұрын тіршілік еткен теңіз фаунасы өкілдерінің көптеген қалдықтарын табуға болады. Ежелгі акулалардың, ихтиозаврлар мен динозаврлардың сүйектері мен тістері, бүгінгі күні табиғатқа беймәлім өсімдіктердің қалдықтары, тасқа айналған ағаштар, сол кезеңде тіршілік еткен жануарлардың тасқа айналған қазба қалдықтары - Палеонтология бөлімшесінің экспозициясынан орын алып отыр.
Музейдің негізгі бағыты: миллиондаған жылдар бұрын өмір сүрген жануарлардың пайда болуы, олардың тасқа айналған қазба қалдықтары, ең алғашқы организмдердің тіршілік ету ерекшеліктері, түрлері, көбею сатылары мен жойылып кету себептері туралы келген көрермендерге мағлұматтар бере отырып, мектеп оқушыларына танымдық-тағылымдық сабақтар өткізіп, жылжымалы көрмелер ұйымдастыру болып табылады.
