辽宁古生物博物馆拥有馆藏1万余件，精品馆藏200余件，是我国目前规模最大，集科研、科普、展陈、教学和收藏于一体、功能丰富的古生物博物馆。博物馆内共设有8个展厅、16个展区，主要内容包括地球与早期生命、30亿年来的辽宁古生物、热河生物群、国际古生物化石、珍品化石、辽宁大型恐龙等主题。近年来，沈阳师范大学致力于古生物的科研和学科建设。2010年成立了中国唯一的古生物学院。短短的几年里，在鸟类起源、恐龙演化以及被子植物起源等诸多领域研究中取得了一批新的突破，先后发现了世界最早的带羽毛恐龙“赫氏近鸟龙”、迄今最早的真双子叶被子植物化石“李氏果”等，其研究成果在英国《自然》杂志上发表。 进入博物馆的时光隧道长廊，你会不由得惊讶……原来，距今3亿年的辽宁，曾是一片海洋。 3亿年前，辽宁由于当时地壳升降变动，海陆频繁交互，河流纵横、森林茂密，是炎热的热带雨林气候。仅仅几米的路程，却犹如一个30亿年的时光隧道，带领我们从现代世界走入了远古的生命。
走进第三展厅，整个走廊泛着微微的红光。 1亿多年前的辽宁，由于铁元素在土壤中比重大，整个土层都是红色的，红色土壤和绿色植物以及蓝色海洋的相互映衬下，景象非常美丽。
第三展厅中，还可以看见剑齿虎和猛犸象。早在更新世时期辽宁就曾经上演现实版的冰河世纪，这里有高5米的猛犸象复原化石，还有剑齿虎的头骨化石，只是没看见那只可爱的小树獭。
第八展厅是气势磅礴的“辽宁大型恐龙厅”， 8件产自辽宁的大型恐龙首次集体“亮相”，其中长达15米的“辽宁巨龙”是我馆首次发现和研究的最新成果，也是第一次与我国和世界的观众见面。 达尔文是世界著名的古生物学家，他一生最遗憾的事情之一就是没能亲眼见证世界上 “第一朵花”的真实面貌，并且对于被子植物突然在白垩纪中期大量出现却找不到任何线索而迷惑不解，这被学术界称为“讨厌谜团”。
如今您走进辽宁古生物博物馆的展厅，便可以看见破解这一世界谜团的古生物化石“辽宁古果”。“辽宁古果”是世界上迄今为止已知的第一朵花。不仅如此，你还可以看见世界上迄今为止发现的第二朵花 “中华古果”、第三朵花“十字里海果”，第四朵花 “美丽李氏果”，这些珍贵的古生物化石都是在辽西发现的。 热河生物群辽宁物种最繁盛时代 第四展厅是热河生物群展厅，这是辽宁古生物博物馆最具特点的展厅之一。热河生物群，是世界上同时期发现化石种类和数量最多地区，可以说是辽宁生命迹象最繁荣的时代。最早的花、四翼恐龙、孔子鸟等珍贵的化石，都来源于这个时代。展馆中还陈列了一幅200多条鱼嬉戏的化石，算是同穴而葬的最好见证。 辽宁古生物博物馆中的珍贵化石不胜枚举，但最不能错过的是并不巨大的4个明星化石。 “世界上最早的带毛恐龙”赫氏近鸟龙化石，距今约为1.6亿年，比迄今世界最早的鸟类化石始祖鸟还要早约1000多万年，发现于朝阳建昌。赫式近鸟龙全身披覆粗糙的羽毛不利于飞行，是恐龙而不是鸟。然而正是这个化石的出现，有力地支持了鸟类由恐龙演化而来的假说。第2号明星是迄今为止世界上唯一发现的“会滑行的蜥蜴”赵氏翔龙。化石全长15厘米，8根细细的肋骨清晰可见。这种类型的蜥蜴，只有在热带和亚热带地区才能够看到。它被发现于我省的西部，说明在1.25亿年前，我们脚下的土地和海南一样炎热。还有两位明星是证明了鸟类可动性头骨早期演化的 “沈师鸟”和上面提到的“辽宁古果”。 和恐龙“赛跑”
辽宁古生物博物馆是古老文明与现代文明的完美结合。第六展厅互动科普厅的恐龙剧场中，参观者可以看见奔跑的恐龙群从身边呼啸而过。随手点击5种不同恐龙，他们就会从3D屏幕中走出，并且发出不同的声音。参观者还可以通过各种仪器，让恐龙蛋孵化、快速奔跑直到飞翔，和恐龙比体重，和恐龙一起奔跑。
