Nello scenario architettonico della rocca malatestiana;che si propone al tempo stesso come contenuto e contenitore dei musei cittadini;il museo paleontologico;che dal 1981 è ospitato nelle sale al pian terreno;consente di compiere un lungo viaggio a ritroso nel tempo per rivisitare l’antico scenario naturale marino e gli esseri viventi che durante le fasi sommitali del Miocene (circa 6 milioni di anni fa) caratterizzavano questa porzione di Appennino lungo le vallate del Foglia e del Conca.Si tratta di ricco patrimonio paleontologico;costituito soprattutto da fossili di pesci -appartenenti ad oltre venti specie diverse - resti di foglie (filliti) e testimonianze dell’avifauna;provenienti dalla particolare roccia sedimentaria;di colore chiaro e dalla tipica tessitura farinosa e laminare;nota come “tripoli”;originata da microrganismi di natura silicea la cui deposizione risale al Messiniano iniziale.Completano la raccolta serie minori di fossili di varia provenienza e un cenno sull'evoluzione dei pesci;dalla loro origine ad oggi.Grazie anche un ricco apparato didattico costituito da pannelli e plastici;nel percorso museale le preziose testimonianze del giacimento di Mondaino vengono inquadrate;sia dal punto di vista geologico sia da quello evoluzionistico;nel più generale quadro regionale e nel constesto relazionale delle altre formazioni dello stesso ambito territoriale.Il museo è dotato di una biblioteca scientifica e si caratterizza come laboratorio di ricerca paleontologica verso cui convergono studiosi e collezionisti.