Στη συλλογή περιλαμβάνονται φυτικά απολιθώματα από απολιθωματοφόρες θέσεις σε όλη την Ελλάδα που ανήκουν σε μια μεγάλη ποικιλία φυτών και δίνουν την εικόνα της βλάστησης και της αλλαγής του κλίματος στις διαφορετικές χρονικές περιόδους τα τελευταία 30 εκατομμύρια χρόνια.

Συγκεκριμένα, τη συλλογή συνθέτουν απολιθωμένοι κορμοί δέντρων από τον Εβρο και το Απολιθωμένο Δάσος της Λήμνου, καθώς και αποτυπώματα απολιθωμένων φύλλων από τη λεκάνη Αλιβερίου – Κύμης στην Εύβοια, την περιοχή της Ελασσόνας, τη λεκάνη της Βεγόρας, τη Σαντορίνη και τη Νίσυρο.

Το νεότερο εύρημα της συλλογής είναι περιασβεστωμένοι κλαδίσκοι και φύλλα που προέρχονται από την περιοχή Αγίας Παρασκευής Χαλκιδικής και προσφέρθηκαν στο Μουσείο από τον Οικουμενικό Πατριάρχη Βαρθολομαίο τον Α’, τον Ιούνιο του 2001.