建昌地区是我国辽西化石宝库中的“明珠”，古生物化石十分丰富，最早的历史可追溯到距今约20亿年的元古代。在形成于距今一亿多年的建昌中生代地层中盛产“燕辽生物群”和“热河生物群”化石，目前已经发现了六大类原始哺乳动物化石，种类之多、保存之完整使该地区成为举世瞩目的中生代哺乳动物研究的关键地区。美国的《科学》杂志撰文称：“世界上没有其他任何地方，能在如此连续的时间和如此集中的区域内保存如此众多、如此精美的古生物化石。”

　　“在这些化石中，最奇特的是发现于建昌县的玲珑塔大西山、距今约1.6亿年的迄今最早的带羽毛恐龙--赫氏近鸟龙和真兽类哺乳动物--中华侏罗兽。”中国古生物学会副理事长孙革介绍说，“这两个化石新类群的发现，为研究我国乃至全球鸟类起源、恐龙演化以及真兽类哺乳动物起源等重大理论问题作出了重大贡献。如赫氏近鸟龙证明了鸟类是起源于恐龙。”

　　此外，还有长有四个翅膀的带羽毛恐龙“小盗龙”、世界最小的翼龙“隐翼龙”以及填补了中耳演化缺失环节的早期哺乳动物“辽尖齿兽”等20余件模式标本，均是世界级古生物化石珍品。同时展出的还有凤凰翼龙、达尔文翼龙、悟空翼龙、鲲鹏翼龙、建昌颌龙、建昌孔子鸟、杨氏钟健鸟、小齿建昌鸟以及辽龟等珍贵化石。