В экспозиции представлены остеологические находки ископаемых млекопитающих — слона, носорога, бизона, верблюда Кноблоха, оленя, лося, пещерного медведя. Эти животные обитали в доледниковую и ледниковую эпоху на обширных степных и лесостепных пространствах Самарского края от 2 миллионов до 10 тысяч лет назад. В палеофауне млекопитающих Самарской области отмечено около 60 видов. Их остатки разной степени сохранности — кости, позвонки, черепа, зубы, рога — находят в плиоценовых и четвертичных отложениях Волжского, Ставропольского, Кинельского, Хворостянского, Большечерниговского и других районов. География находок очень широка: русла, поймы и долины рек Волги, Сока, Самары, Большого Иргиза, Большого Кинеля, Усы, Чагры; овраги и пещеры Самарской Луки. Много находок сделано в Самары и ее окрестностях.

Центральное место занимает скелет шерстистого носорога, кости которого были найдены в 1920 году на реке Большой Иргиз около города Пугачёва Самарской губернии (ныне Саратовская область). В Самарский краеведческий музей скелет носорога был передан в 1931 году из коллекции Самарского общества археологии, истории, этнографии и естествознания.