Der Ortsteil Erdbach liegt eingeschlossen von einem alten Kalkriff.
Zur Zeit des Karbons vor ca. 350 Millionen Jahren war dieser Bereich Teil eines flachen Randmeeres, das man sich etwa wie die heutige Nordsee mit ihren Wattengebieten vorstellen kann. Dieses Meer erstreckte sich weit über das Lahn-Dillgebiet bis hin ins Hinterland (Marburg-Gladenbach).
In dieser Zeit entstand das Erdbacher Fossilienschutzgebiet Homberg mit seinen zahlreichen Ablagerungen.
Kennzeichnend für diese Periode sind die so genannten Posidonienschiefer mit der Leitmuschel Posidonia.
Als Besonderheit im Raum Erdbach gelten die Trilobiten (Krebstiere). Liobole glabra erdbachiensis ist eine eigene Unterart, die nach ihrem Erdbacher  Entdeckungsort benannt ist und natürlich heute im Museum zu besichtigen ist.

Die Westerwälder Thonindustrie hat dem Museum zahlreiche Funde aus der Tertiärzeit zur Verfügung gestellt. Die Sammlung umfasst Nashorn- und Krokodilzähne sowie Teilstücke des Kohlepferdchens (Anthracotherium). Aus dieser Zeit stammen auch die vielen Stücke versteinerten Holzes, darunter ein im Umfang über 1 m mächtiges und ca. 150 kg schweres Stammstück einer 30 Millionen Jahre alten Akazie.

Abgerundet wird die Sammlung durch zwei Themenbereiche mit Fossilienfunden außerhalb Erdbachs:

1. eine Vitrine mit zahlreichen maritimen Lebewesen  aus der über 400 Millionen Jahre zurückliegenden Zeit des Silur. Fundort dieser Sammlung, die eine große Palette der Formenvielfalt des frühen Lebens auf der Erde zeigt, ist die schwedische Ostseeinsel Gotland.
2. eine Leihgabe des Naturkundemuseums Dortmund mit Ausstellungstücken aus der Grube Messel (bei Darmstadt). Diese ca. 50 Millionen Jahre alten Fossilabdrücke aus dem Ölschiefer sind mit ihren gut erhaltenen Tierabdrücken besonders eindrucksvoll. Fische, Schildkröten und ein kleiner vollständig erhaltener Alligator sind im Museum zu sehen