La sala geologica del Museo ospita fossili ritrovati in diverse località del Roero.

E' presente una ricca collezione di fossili: conchiglie, campioni di legno fossilizzato, esemplari di filliti (fossili vegetali),denti e ossa animali.

Per farci un'idea delle origini geologiche del Roero dobbiamo andare indietro nel tempo fino ad almeno 6-7 milioni di anni fa.Sulla fine del Miocene, la spinta della zolla crostale africana contro quella europea aveva determinato l'isolamento di un ampio bacino all'interno dell'oceano Tetide,formando un mare chiuso che possiamo considerare come il primo Mediterraneo.

Si verificò un lungo periodo di intensa evaporazione senza l'apporto di acque da parte dei fiumi e delle precipitazioni. Questo provocò un graduale abbassamento dell'acqua fino a raggiungere un completo prosciugamento.
I fossili reperibili nel territorio del Roero dimostrano che il processo di evaporazione non provocò un totale prosciugamento ma portò la formazione di zone lagunari che periodicamente ricevevano acque marine.

Questa lenta evoluzione si protrasse per circa 6 milioni di anni causando profonde trasformazioni ambientali nel Golfo Padano come ci dimostrano le diverse stratificazioni e i relativi reperti fossili.

Se sezioniamo una collina del Roero ci appare la stratigrafia che indica la scala cronologica in milioni di anni (m.a.) con alcune significative testimonianze fossili.