A Rétegtani gyűjtemény az elhelyezési rendje alapján elkülönül a Gerinctelen és gerinces őslénytani gyűjteménytől. A Rétegtani gyűjtemény leginkább gyűjtőutak révén gyarapodik: a gazdag Balaton-felvidéki – mintegy 240 millió éves – ősmaradványanyagot nagyrészt múzeumi kollégák gyűjtötték. Ajándékozás útján is kerültek múzeumunkba igen értékes tárgyak, például a gerecsei és bakonyi lábasfejűek gyűjteményében található ammoniteszek és belemniteszek.
Nemzetközileg is kiemelkedő jelentőségűek a Kárpát-medence mintegy 15–10 millió éves kőzeteiből gyűjtött maradványok, amelyek az egykori Pannon-tóban élt állatok, zömében puhatestűek maradványait tartalmazzák. Szintén ajándékozás során bővült a gyűjtemény a Párizsi-medencében élő puhatestűek leleteivel, valamint több elhunyt kolléga magángyűjteményével. Rétegtani gyűjteményünk feldolgozása folyamatos, a hazai és külföldi kollégák rendszeresen kutatják, növelve ezáltal tudományos értékét.
