Die paläontologische Sammlung der Universität Tübingen, eine der bedeutendsten und größten in Europa, wurde nach einem Umbau und einer Neukonzeption 2011 wieder eröffnet. 3.000 Exponate aus einem Bestand von fast einer Million Objekten werden ausgestellt. Schwerpunkt der paläontologischen Sammlung sind Fossilien des Erdmittelalters. Im Vordergrund stehen hier Funde aus dem Jura (Posidonienschiefer): Neben Ammoniten, Seelilien und Fischen werden 40 komplette Skelette von Ichthyosauriern gezeigt sowie weitere Schwimmsaurier. Herausragende Funde stellen die säugetierähnlichen Reptilien (Therapsiden) dar, von denen nur an wenigen Stellen der Erde überhaupt Überreste gefunden wurden. Erwähnenswert sind auch die sogenannten Trossinger Saurier (Plateosaurier) aus der Trias sowie Bären, Wölfe und ein Säbelzahntiger aus der Eiszeit. Die Sammlung wurde zu Beginn des 19. Jahrhunderts als Studien- und Belegsammlung gegründet.