Nella sezione paleontologica vengono illustrate le nozioni generali di paleontologia e di geologia, necessarie per la conoscenza della storia della terra. In questa sezione è esposta la collezione dei fossili del territorio. Tutti i pezzi sono restaurati e classificati dal Dipartimento di Scienze della Terra di Cagliari e dalla Soprintendenza per i Beni Archeologici di Sassari e Nuoro.
Il percorso paleontologico ha inizio davanti a due blocchi di arenaria ricchissimi di ricci di mare: Clypeaster dalla tipica forma discoidale a campana, Scutelle e Parascutelle, sempre ricci di mare, ma con la forma discoidale appiattita, e conchiglie di bivalvi.
L’introduzione all’esposizione dei fossili è raccontata da un pannello esplicativo sui meccanismi di fossilizzazione corredato da esempi illustrati nella vetrina adiacente.
Proseguendo si arriva alla gigantografia che ritrae il Geosito di Duidduru, affiancata da un diorama sulla vita degli organismi che oggi rinveniamo allo stato fossile. Le vetrine sono ordinate per famiglie e una piccola sezione litologia illustra le rocce più comuni che possiamo trovare in natura.