A coleção paleontológica da UFSM é composta por 13 livros tombo, correspondendo a invertebrados (livros 1 a 10), vertebrados (livro 11), plantas (livro 12) e rochas & minerais (livro 13). Dentre os fósseis catalogados na UFSM, ressaltam-se:

Unaysaurus tolentinoi – Espécime UFSM 11069, classificado como dinossauro sauropodomorfo, encontrado em 1998 no distrito de Água Negra, município de São Martinho da Serra, pelo Sr. Tolentino Marafiga. Foi estudado por Luciano Artemio Leal (ex-aluno da UFSM, hoje professor da UESB), que fez sua dissertação de mestrado e tese de doutorado no Museu Nacional – UFRJ.

Candelaria barbouri – Espécimes UFSM 11076 e UFSM 11131, considerado como pararéptil procolofonóide, crânio e pós-crânio encontrados em 2002 no sítio Cortado, município de Novo Cabrais.

Aetosauroides scagliai –  Aetossauro (arcossauro encouraçado, UFSM 11070), com primeiro registro de crânio (UFSM 11505), encontrado em 2009 no sítio Faixa Nova – Cerrito I, município de Santa Maria.