深圳古生物博物館坐落于深圳仙湖植物園古化石森林旁，其展廳外形酷似一塊巨大的巖石城堡，是一座造型新穎的古生物博物館。該館建筑面積2000余平方米，運用多媒體等現代展示手段，陳列了200多件不同時代不同種類的古生物化石標本，介紹了生物的起源及進化知識，展示了古植物化石形成的過程。由于博物館展示的內容與該館門前的古化石森林展示相呼應，形成了渾然一體的完整組合。

博物館內應用運動聲光感電子技術再現遠古時代的神奇景觀。整個古生物博物館仿原始地形地貌，其中有用高科技模擬的46億年前地球初期情景；有25億年前小湖泊、小海洋和沒有細胞的原核生物出現的影象；有5.4億年前海洋內藍藻出現場景。無脊椎動物、脊椎動物、爬行類、兩棲類、人類依次走了出來……在植物展示區(qū)，人們可以親眼目睹在1億多年前的侏羅紀時代，劇烈的地殼運動和火山巖，在瞬間把大片森林掩埋起來，二氧化硫滲透進被掩埋的林木，直至產生了具有原始時代森林形態(tài)的硅化木。