Знайдена на території Поділля у вендських відкладах найдавніша фауна представлена відбитками медузоподібних тварин.
Невеликі колекції кембрійського та ордовицького періодів складені одноклітинними водоростями, трилобітами, брахіоподами, археоциатами та конодонтами.
Добре відслонені у басейні Дністра силурійські відклади охарактеризовані рештками трилобітів, брахіопод, молюсків, коралів, криноідей, ракоскорпіонів та конодонтами.
Вагоме місце у фауні девону посідають колекції іхтіофауни та конодонтів, крім яких тваринний світ періоду представлений коралами, губками, моховатками, остракодами, брахіоподами, голкошкірими, молюсками, ракоскорпіонами, криноідеями.
Впродовж кам’яновугільного, пермського і тріасового періодів на території Волино-Поділля панував континентальний режим, тому їхні утворення відсутні. Проте у палеозоологічному фонді органічний світ даного етапу розвитку характеризують скам’янілості з Польщі, зібрані ще у другій половині ХІХ ст., і, у меншій мірі, з Дніпрово-Донецької западини. Колекції кам’яновугільної і пермської фауни складені рештками криноідей, брахіопод, молюсків, моховаток, коралів; у тріасі додаються рештки амфібій, рептилій та риб.
Юрська фауна представлена губками, моховатками, форамініферами, брахіоподами, молюсками, з яких значну частину складають амоніти, а також голкошкірими, серпулідами та морськими рептиліями. Виходи юрських відкладів відомі на Поділлі, проте складені вони доломітизованими вапняками, в яких придатні до визначення органічні рештки трапляються вкрай рідко. Тому вся колекція зібрана на території Польщі здебільшого у середині XIX ст. проф. Л. Цейшнером.
Надзвичайно багато представлена колекція крейдової фауни, зібрана на території Волино-Поділля з чисельних відслонень і свердловин, яка продовжує поповнюватися новими надходженнями. Тваринний світ крейдового періоду охарактеризований молюсками, голкошкірими, остракодами, форамініферами, губками, моховатками, коралами, акулами.
Утворення палеогену на Волино-Поділлі відсутні, однак фауна періоду представлена матеріалами з Карпат, Криму та Казахстану. Значну частину колекції складають риби з карпатських менілітових сланців, решту – серпуліди, форамініфери, брахіоподи та молюски. В окрему колекцію виділені бурштини з включеннями комах.
Неогеновий період виняткового розмаїто представлений малакофауною, у меншій мірі наявні форамініфери, брахіоподи, серпуліди, голкошкірі та моховатки.
Колекція антропогенової фауни складена в основному молюсками та остеологічними рештками хребетних тварин з численних місцезнаходжень заходу України та прилеглих територій Польщі.
