Музей, основанный в 1810-х годах как Кабинет естественной истории, на самом деле имеет гораздо более глубокие корни, поскольку первая коллекция натуральных образцов, поступившая в Моденский университет, была результатом завещания епископа Модены Джузеппе Марии Фольяни (1786 год) своей коллекции Ректорату.

Тем не менее, наиболее значительная часть музейного наследия была сформирована во второй половине XIX века благодаря нескольким важным пожертвованиям. На выставке представлено в основном ископаемых животных, позвоночных и беспозвоночных, но также имеются растительные образцы.

Музей расположен в трех местах: главное здание факультета, расположенное на улице Университета, вмещает коллекции ископаемых беспозвоночных и растений, а также учебные и научно-исследовательские лаборатории; по адресу Беренгарио, 14, где ранее находился Музей анатомии, размещены Зал динозавров и коллекции ископаемых позвоночных; а на Фор-Боарио находится место проведения выставок факультета.

Свидетельства, полученные из формаций неогена Тоско-Эмилийского Апеннина, представляют собой наиболее значительный сегмент наследия и являются результатом исследовательской деятельности различных профессоров палеонтологии Моденского университета и натуралистов, таких как Пьетро Додерлейн и Данте Пантаннелли. Среди них особого внимания заслуживают останки морских рептилий мелового и мезозойского периодов.

Часть скелета кита, поднятая с морского дна около тридцати лет назад, дополняет серию местных ископаемых организмов пелагического происхождения. В 1926 году музей приобрел коллекцию моллюсков Коппи, включающую образцы, также происходящие из Моденского Апеннина. В 1946 году поступили окаменелости Бентивольо (растения верхнего карбона), а затем коллекции Монтанаро Галлителли (ископаемые со всего мира).

В 1960-х годах музей пополнился скелетами камптозавра и аллозавра из месторождений Юты, которые, наряду с прекрасно сохранившимся итиозавром нижней юры (Западная Германия), пожертвованным Фондом Лигабье, демонстрируются в «Зале динозавров».

Значительной является также коллекция ископаемых океанических рыб и пальм, происходящая из знаменитого месторождения Болька на территории Вероны. Очень богаты также коллекции микрофоссилий, в частности коллекция Ди Наполи, одного из основателей современной дисциплины микропалеонтологии.