Палеонтологиялық
зерттеулер нәтижесі жануарлар әлемінің хронологиялық эволюциясын ашады. Жер
астындағы байлықтар туралы тас дәуірі жылнамалары беттерінің мағынасын аша
отырып, ғалымдар Солтүстік жарты шар мен Қазақстанды қоса алғанда қазіргі
өсімдіктер мен жануарлар әлемінің қалыптасу тарихын ұғыну үшін айтарлықтай
қызығушылық тудыратын фанерозия (қазіргі заманға дейін 570 млн. жыл бұрын)
геологиялық дәуірінің ландшафтар кескінін қалпына келтіруде. Ерекше атап өтетін
жайт, 1912 жылы алып мүйізтұмсықтың сүлдесі табылғаннан бастап он шақты ғылыми
жаңалықтар ашылды, олар Қазақстанға палеонтологиялық зерттеуге арналған ерекше
мемлекет деген әлемдік атақ алып келді. 1932 жылдан 1958 жылға дейін зоология
секторы жұмыс істеген кезеңде ҚазКСР ҒА зоология институтының ғалымдары
Қазақстанның жануарлар әлемі туралы әр түрлі ғылыми мәліметтер жинап зерттеді,
өзінің географиялық орналасқан жеріне, аумақ көлеміне және ландшафтардың әр
түрлілігі арқасында тарихи дәуірге дейінгі және осы заманғы жануарлар әлемінің
алуан турлілігі анықталды. Торғай, Зайсан ойпаттарында және Орталық Қазақстанда
1948-1957 жылдары палеонтолог-ғалымдармен және геологтармен жинастырған бұл
ежелгі тарихилыққа дейінгі жануарлардың сүйектерінің жинақтамасы мұражайдың
ашылуына басты себеп болды. Сондай-ақ бұл бастама дер кезінде ҚазКСР Ғылым
Академиясының тұңғыш президенті Қ.И.Сәтпаевтың қолдауын тапты. 1959 жылдан
бастап мұражай өзінің алғашқы келушілерін қабылдап, біртіндеп республика
аймағынан шалғай жерлерге танымал бола бастады. Мұражайдың ресми ашылуы 1961
жылғы 29 сәуірдегі ҚазКСР ҒА Президиумының № 44 Қаулысына сәйкес ҚазКСР
40-жылдық мерей тойына орайластырылды.
Мұражайдың басты мақсаты – қарапайым жәндіктен жоғары ұйымдасқан жаратылыстарға дейінгі ежелгі геологиялық дәуірден біздің заманымызға дейінгі Қазақстанның жануарлар әлемін кеңінен таныту.
2010 жылдан бастап ҚР БҒМ ҒК «Ғылым ордасы» РМК жүйесіндегі Табиғат мұражайында ұзақ мерзімді жөндеуден кейін экспозицияларды қайта қалпына келтіру жұмыстары басталды.
2012 жылдан бастап палеонтологиялық экспозициялар залы жұмыс істеуде және зоологиялық залдың экспозициясын құру жұмыстары басталды.
Палеонтологиялық экспозиция Қазақстанның геологиялық өткен тарихының жануарлар әлемінің сан алуандығы мен байлығын айқындайды және басым бөлігі Қазақстан аумағында жиналған жануарлардың қаңқалары мен сүйектерінен құралған.
50 жыл ішінде өзінің ғылыми-оқу және табиғатты қорғау бағытының арқасында мұражай тек республика көлемінде емес, одан тыс жерлерге де мәлім болды. Мұражайда мамандар үшін машықтану және студенттер үшін арнайы курс бойынша тарихи геология мен ежелгі жануарлар, гельминтология және паразитология, табиғатты қорғау мәселелеріне қатысты сабақтар жүргізіледі. Мұражайда жүргізілетін экскурсиялардың тек оқушылар мен саяхатшылардың ғана емес, сонымен қатар, әр түрлі жастағы келушілердің білім деңгейін көтеруде оқу-ағартушылық маңызы зор.
