Ундоровский палеонтологический музей – первый в России музей, созданный на уникальном местонахождении ископаемой фауны юрского и мелового периодов. В витринах палеонтологического зала размещены и раритетные материалы, собранные палеонтологами на территории Ульяновской области в разное время. В их числе раковины развернутых аммонитов, сохранность и полнота которых не имеет аналогов в других подобных собраниях музеев не только нашей страны, но и зарубежья, раковины ископаемых наутилусов, редчайшие экземпляры раковин головоногих с сохранившимся челюстным аппаратом, фрагмоконы безростровых кальмароподобных волгобесусов, ископаемые рыбы и многое другое. Весомо пополнили коллекцию музея и остатки ископаемых морских рептилий. В одной из витрин музея размещен скелет эласмозавра, на сегодняшний момент это один из наиболее полных скелетов известных в России (при жизни имел длину порядка 7 м). Сравнительно полный скелет другой рептилии – ихтиозавра в настоящее время выставлен в экспозиции лишь частично, так как пока отпрепарирован лишь череп рептилии.