La collezione di paleobotanica conta in tutto circa 5000 esemplari, alcuni dei quali hanno più di 400 milioni di anni e provengono prevalentemente da località del Triveneto.
Le piante fossili sono esposte nella cosiddetta “Sala delle Palme”, che prende il nome dalle decine di magnifiche palme fossili che ne ricoprono le pareti.
Le palme fossili hanno un’età compresa tra i 50 e i 30 milioni di anni (Eocene-Oligocene) e sono state rinvenute in famosi giacimenti del Veneto, tra i quali alcune località nei dintorni di Bolca (Verona) e gli affioramenti della Valle del Torrente Chiavon (Vicenza). Tra esse si distingue il bellissimo esemplare di Latanites maximiliani, una palma fossile alta più di 3 metri.
Oltre alle palme, gran parte della collezione documenta la storia evolutiva dei vegetali attraverso reperti provenienti da altri importanti giacimenti. Tra essi vi è una delle flore europee più famose del Giurassico (circa 190 Ma), la cosiddetta “Flora di Rotzo”, documentata sia nel vicentino che in molte località del veronese.