I ritrovamenti rispecchiano un habitat marino-costiero e più specificamente di tipo lagunare. Tra i vari fossili si possono enumerare crostacei, rettili, qualche piuma d'uccello, varie specie di insetti, ma, in particolare, oltre 150 specie di pesci, tra cui squali e perfino, a testimonianza del particolare processo di fossilizzazione qui avvenuto, meduse.
Le specie vegetali ritrovate, oltre 270, comprendono piante tropicali, alghe, palme e fanerogame marine. I fossili non sono stati rinvenuti solamente nella cava-miniera della Pesciara, ma in diversi siti, tutti con una propria storia geologica, in alcuni casi conosciuti e cavati da alcuni secoli (non a caso i fossili di Bolca sono presenti nei principali Musei del Mondo ed in ricche collezioni private). La visita al museo è un viaggio nel tempo e nello spazio, alla scoperta di un momento particolare del nostro pianeta, della sua natura e della sua evoluzione.
I principali protagonisti di questo museo sono i pesci: pesci vivi che nuotano in due acquari e pesci fossili.
Il Museo dei Fossili, che si estende su una superficie di circa 700 m2, con tre ampi spazi espositivi disposti su due piani, è stato realizzato con moderni criteri museografici. Il percorso museale è effettuabile a più livelli. La semplice visione dei reperti esposti può essere coadiuvata dalla lettura dei testi, localmente arricchiti di immagini a colori, che rappresentano la fauna attuale. E’ possibile, inoltre, completare il percorso con la visione di un filmato e di grandi pannelli che illustrano alcune ricostruzioni dell’antico ambiente di Bolca, 50 milioni di anni fa.
I due grandi acquari marini con ambiente mediterraneo e tropicale presenti a piano terreno, permettono il confronto tra le faune attuali con quelle vissute 50 milioni di anni fa. Al piano superiore, invece, viene sottolineata la grande varietà di fauna e flora provenienti dalla Pesciara e dal Monte Postale. Pesci, aragoste, gamberi, granchi, meduse, piume d’uccello, insetti, vermi, piante terrestri, ecc., sono suddivisi per ambienti ed accompagnati da numerose immagini a colori.
Nel mese di Luglio 2014 è stato portato a termine il nuovo allestimento della sala superiore. Attraverso spettacolari ingrandimenti fotografici sono messi in risalto particolari aspetti della fossilizzazione dei reperti esposti lì accanto. Finalmente possono essere ammirati dal pubblico splendidi esemplari estratti nelle recenti campagne di scavo.
