Reúne material variado, como folhas, caules, troncos, carvão vegetal macroscópico, peixes, além de réplicas de animais e vegetais.

A coleção paleontológica do Museu de Ciências Univates reúne fósseis científicos e didáticos, como folhas, caules, troncos, carvão vegetal, peixes e réplicas de animais e vegetais, com foco principal na Bacia Sedimentar do Paraná. A constituição de um grupo de pesquisa internacional permitiu ampliar o acervo, que hoje também conta com exemplares de outras bacias sedimentares, como a Bacia de Damodar, na Índia. Entre os destaques da coleção, estão fósseis únicos no mundo, como Coricladus quiteriensis, descrita por Jasper et al. (2005), oriunda de Encruzilhada do Sul (RS), e Lycopodites riograndensis, descrita por Salvi et al. (2008). Registrada na Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM ), a coleção está acessível a pesquisadores em nível global. O Laboratório de Paleobotânica, responsável por esse acervo, tem reconhecimento internacional por suas publicações científicas e por sua contribuição à formação acadêmica, com a orientação de TCCs, dissertações e teses.