广西自然博物馆的基本陈列展主要分为2个部分。「地球和生物历史」展厅位于博物馆南楼，通过岩石标本、生物化石、微缩模型等，介绍地球形成与生命演化的历史。重点展品包括8000万年前的大石南宁龙化石、180万年前的直立人牙齿、约13万年至1万年前的犀牛头骨等。
生命的演化是一个极其偶然也极其复杂的过程。自38亿年前出现生命以来，地球生物就一直不断地演化，在不同时期表现出不同的生物面貌。前寒武纪时期，地球上的生命既简单又贫乏，经过数亿年的漫长演化，形成了今天千姿百态、种类繁多的世界。
鹦鹉螺
「珍稀动物」展厅设立在博物馆北楼，包含「多彩的热带雨林」与「美丽的北部湾」两个单元，展出各种珍禽猛兽、鲸鱼、鱼类、鸟类物种标本，介绍北部湾地区的陆地与海洋动物资源，激发参观者爱护北部湾、建设北部湾的意识和热情。
北部湾位于南海西北部，东临广东雷州半岛和海南岛，北临广西壮族自治区，西临越南，海域总面积约12.8万平方公里。北部湾不仅是中国西南地区最便捷的出海港湾，还拥有极为丰富的油气和海洋生物资源，盛产数十种鱼、虾、蟹、贝类。
部分藏品
大石南宁龙上颌骨化石
犀牛头骨化石
邓氏萨斯特鱼龙化石
高岭类黄杞化石
剑齿象臼齿
凤尾螺
云豹
疣状杯形珊瑚
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