În prima sală sunt expuse colecţiile de paleontologie, mineralogie şi petrografie.

Colecţia de paleontologie, prin fosilele provenite în marea lor majoritate din diferite zone ale Transilvaniei, vorbeşte despre trecutul geologic al regiunii: pot fi admirate astfel fildeşi şi măsele de mamut (Mammuthus primigenius), o tibie de dinozaur sauropod descoperită lângă Alba Iulia, coarne de cerb gigantic (Megaloceros), oase şi dinţi de rinocer lânos (Coelodonta antiquitatis), un craniu de marmotă fosilă (Marmota bobac), maxilar de cal primitiv, etc. Aceste eşantioane amintesc de vremea nu prea îndepărtată în sens geologic (Cuaternarul), când Transilvania a cunoscut o perioadă de climă aspră şi aridă provocată de calota glaciară din Europa nordică, iar câmpiile sale reci erau străbătute de turme de „elefanţi” uriaşi cu blană, mamuţii, vânaţi de omul primitiv.

Numeroasele fosile de scoici, melci marini, arici de mare, cu forme şi dimensiuni dintre cele mai variate, reînvie în imagine epoci dispărute, când lagunele din golfurile Apusenilor adăposteau faune marine iubitoare de căldură. Alături de vechile animale, colecţia de paleontologie conţine şi fosile de plante, un exemplar impresionant fiind fosila frunzei de palmier (Sabal major) din Cretacicul superior (70 milioane ani!), descoperită în județul Alba, lângă Vinţul de Jos.

Colecţia de minerale, cuprinde eşantioane provenite atât din România cât şi din alte ţări, exponatele fiind clasificate pe diferite grupe de compuşi chimici.

Tot în această sală se pot vedea fragmente din meteoritul căzut la Mociu (Cluj), în anul 1882.