La collection de paléontologie
Dès le 19e siècle, elle bénéficie d’importantes donations comme celles de Victor Thiollière (1860) ou d’Eugène Dumortier (1876) pour les fossiles de la région Rhône-Alpes et de la vallée du Rhône. Dans les années 2000, d’autres très grandes donations viennent également enrichir le fonds : la collection de plus de 7400 ammonites de la fin du Jurassique et du début du Crétacé collectées en Espagne par Jeannine Geyssant et Raymond Enay, les riches collections de l’ancien laboratoire de géologie de la Faculté catholique de Lyon et de son Centre international d’étude du Lias ou encore la collection Michel Philippe, comprenant notamment les nombreux fossiles d’âge néogène qu’il a collectés dans la vallée du Rhône.
Dès 1950, le musée organise ses propres fouilles à Saint-Vallier (Drôme), gisement d’âge villafranchien mondialement connu. Par la suite, le musée se démarque en mettant en place de nombreuses campagnes de fouilles en milieu souterrain entre 1970 et 2000 et en appliquant, pour la première fois en paléontologie, la méthode de carroyage appliquée habituellement en archéologie. Ainsi, de nombreuses missions du musée dans des grottes telles que La Fage (Corrèze), Siréjol (Lot), La Balme-à-Collomb (Savoie), etc. ont permis d’enrichir considérablement les collections de paléontologie avec près de 20 000 fossiles collectés.
