常設展は、「プロローグ：地球誕生から恐竜時代へ」「白亜紀の天草」「研究を支える世界の化石」「新生代の天草」「現代の天草」と5つのエリアからなり、天草地域で発見された貴重な化石を中心に世界の恐竜の全身骨格なども含め、約2,000点の標本が展示されています。また、天草地域にかかわる数々の映像もご覧いただけます。恐竜からイルカまで、天草の約１億年の歴史に触れることができる博物館です。
● プロローグ ・・・地球誕生から恐竜時代まで特徴的な化石や岩石の展示により紹介したコーナーです。
● 白亜紀の天草・・・恐竜をはじめ、アンモナイトや貝などの白亜紀の化石を約700点展示しています。
● 世界の化石 ・・・恐竜などの海岸の化石のコーナーです。ティラノサウルスの複製骨格などを展示しています。
● 新生代の天草・・・国内最古の大型哺乳類をはじめ、貝などの新生代の化石、岩石を300点以上展示しています。
● 現代の天草 ・・・現在の天草をとりまく海の生物や島の生きものの展示や紹介をしています。
