Fue inaugurado en diciembre de 2000, con el objetivo fundamental de mostrar y difundir, tanto al científico como al aficionado, la riqueza faunística fósil del Plioceno (hace unos 4 millones de años) de la Cuenca de Estepona. Esta riqueza es excepcional desde toda óptica, tanto por el gran número de especies presentes como por la extraordinaria conservación de
los fósiles, que en algunos de los casos presentan incluso la coloración original. La exposición consta de más de 2000 fósiles correspondiente a unas 600 especies del Plioceno de

Estepona, entre ellas vegetales, vertebrados, braquiópodos, briozoos, crustáceos, cnidarios (corales), equinodermos (erizos de mar) y moluscos. Constituye, en definitiva, la colección europea más importante depositada en un museo del Plioceno para una misma localidad, colección que aumenta constantemente gracias a las labores de investigación desarrolladas desde el Museo.

El recorrido se divide en 4 secciones temáticas:

• Introducción a la paleontología y el tiempo geológico. Exposición de vegetales, vertebrados e invertebrados.
  
  
• La evolución, con muestras de algunas líneas evolutivas y nuevas especies ~ndémicas descubiertas en Estepona.
  
  
• Los moluscos, con una amplia representación de las distintas especies de moluscos del plioceno.
  
  
• Representación de fauna marina pliocénica de otras áreas geográficas.