Фонд представлений рештками рослин минулих епох – фітофосиліями. Фітофосилії трапляються у вигляді відбитків на породі, лігнітизованих або обвуглених залишків (фітолейм), чи заміщених мінеральною речовиною (скам'янілостей) залишків рослин. У фондах музею наявні усі зазначені категорії фітофосилій.
В основному фонді музею на сьогодні нараховується майже 6 тисяч одиниць зберігання. Представлені викопні рослини з девону, карбону, пермі, а також усіх періодів мезозойської та кайнозойської ер. Переважно це колекції із Західної України та суміжних територій (Польща, Чехія). Крім того, є збірки неогенової флори з Камчатки і Якутії, крейдової флори з Магаданської області.
Девонський період представлений невеликою колекцією (19 зразків) із Подільського Придністров’я та Донецького басейну. Автор зборів Т.Іщенко визначила 8 видів із відділів ринієвих, плауноподібних, хвощеподібних і папоротеподібних рослин.
Колекції карбонової флори зібрані в Сілезії, Моравії, Донецькому та Львівсько-Волинському вугільних басейнах.
Найрепрезентативнішою є колекція з Сілезії (192 зразки), яку збирав переважно Л. Цейшнер, окремі колекції та зразки зібрані В.Фрідбергом, Яблонським, Ольшевським, Лясковським, Маєвським, Губе, Л.Богацьким, Котецьким, Кульчицьким у середині та кінці ХІХ ст. із таких місцезнаходжень: Сєрша, Демброва Гурніча, Явожна, Голонуг, Нємце, Мисловіце, Вельке Стшемєшице, Гута Крулевська, Недзеліска, Тенчинек, Бженчковіце, Ожеше, Катовіце.
У 1927 році С.Пастернак, після навчання у Чехії, привіз до Львова колекцію викопної флори з Моравії (189 зразків). Більшість зразків зібрано з вугільних копалень біля м. Карвіна та Острави Моравської. Також є збори з інших місцезнаходжень: с. Міхальковіце, Нижини, Вітковіце, Дубрава. Ця колекція спершу належала Природничому музею Наукового товариства ім. Шевченка, а в 1939 році була приєднана до фондів музею Дідушицьких.
колекція флори Донбасу (178 зразків) була зібрана К. Новик упродовж 1947-1949 років. Це переважно зразки зі свердловин Донецької, Дніпропетровської, Луганської та Харківської областей України. а також Ростовської області Росії.
Флора Львівсько-Волинського вугільного басейну в основному фонді представлена лише 33 зразками. Значна частина матеріалів (майже 400 зразків) із шахт Львівської та Волинської областей знаходиться у допоміжному фонді і потребує фахового опрацювання.
У колекціях наявні відбитки, скам`янілості і обвуглені залишки представників плауноподібних, хвощеподібних (клинолисти, каламіти), папоротеподібних та перших голонасінних (кордаїти).
Пермський період представлений 8 зразками з відбитками Araucarioxylon schrollianum (Araucariaceae), зібраними на території Польщі (с. Ліповец, с. Черна) Л.Цейшнером та Самельсуном.
Із тріасу наявні 7 зразків з відбитками Voltzia heterophylla з голонасінних, зібрані Л. Цейшнером і Дибчинським.
Колекція юрської флори (28 зразків) із м. Гроєць з Польщі містить відбитки папоротей і скам`янілу деревину. Збори Л.Цейшнера і Янота.
Невелику, але цікаву колекцію (20 зразків) крейдової (маастрихтської) наземної флори із с. Потелича Львівської області зібрали Раціборський, Светкович і Я.новак. Флора описана Я. Новаком у 1907 році. Визначено відбитки 17 видів листяних і хвойних дерев.
Іншу колекцію маастрихтської флори з Львівської мульди (23 зразки) зібрав і описав Д.Дригант. Визначено 13 видів рослин, з поміж яких - новий вид Celastrus zubraensis (Celastraceae) і один варієтет.
З крейдяних відкладів Магаданської області (Росія) наявні 9 зразків із флорою, зібрані Б.Ремешилом у 1963 році. Колекція не визначена.
Палеогенова колекція (28 зразків) сформована переважно зі зборів Л. Цейшнера з території Польщі. Представлені 10 видів відбитків рослин із родин Pinaceae, Fagaceae, Betulaceae, Salicaceae, Lauraceae, Fabaceae, Myricacaea.
Неогеновий період – найбагатше представлений підрозділ у палеоботанічному фонді (майже п’ять тисяч зразків). В основному це колекції із Західної України (Передкарпатський і Закарпатський прогини, Волино-Подільська окраїна Східноєвропейської платформи), а також із Польщі (Свошовіце) і Росії (Камчатка, Якутія).
Колекції неогенової флори Західної України:
- Передкарпатський прогин: с. Мишин, с. Вербівець, м. Косів, р. Пістинька, с. Рошнято, м. Калуш. Усі з Івано-Франківської області. Із р. Пістиньки описано новий вид Bambusa iljinskiae Schvareva, із с. Мишин - один варієтет.
- Волино-Подільська окраїна Східно-Європейської платформи: с. Глинськ (Львівська обл.), Кортумова гора і Клепарівська височина (м. Львів), с. Залісці (Тернопільська обл.).
- Закарпатський прогин: потік Буркало, с. Верхнє Водяне, с. Велика Уголька, р. Стримба, м. Ужгород, с. Ільниця, с. Лінці, с. Сільце, с, Циганівці.
Колекція флори зі Свошовіце зібрана Л.Цейшнером і вперше описана Ф.Унгером у 1849 році. Повторно досліджувалась та переписувалась у 1956 році П.Мчедлішвілі, та у 1964 році І.Ільїнською. У колекції - 81 зразок, із яких 11 - голотипи, що робить її особливо цінною для науки.
Колекція з Камчатки (мис Непропуск, Росія), зібрана й описана Н.шваревою та Ю.Барановою.
Зберігач палеоботанічного фонду - Мамчур А.П.
