Die Besucher wandern auf einem ca. 1,5 Kilometer langen, wie verzaubert wirkenden Waldweg, durch 400 Millionen Jahre Erdgeschichte. Sie begegnen dabei über 70 lebensechten Nachbildungen von Dinosauriern und anderen Urzeittieren, von denen einige so groß sind, dass sie die Wipfel der Bäume überragen.
Weitere Highlights sind in der Museumshalle zu sehen. Neben original Fossilien wird das echte Skelett des T.rex „Rocky“ ausgestellt. „Rocky“ ist eine Besonderheit unter den Dinosauriern. Denn er ist der erste jemals gefundene Tyrannosaurus rex im Teenager-Alter, mit einem ungewöhnlich gut erhaltenen Skelett. Es bietet uns Erkenntnisse über die Lebensweise der Urzeitgiganten gegen Ende der Kreidezeit vor 66 Millionen Jahren. In seiner kurzen Lebenszeit hat er schon so einiges überstanden, wie furchterregende Bissspuren in seinem Skelett belegen. Eine weitere Sensation ist „Dracula“, der größte und schwerste Flugsaurier, der jemals gefunden wurde. Stehend war er so groß wie eine Giraffe und seine Flügelspannweite betrug mindestens 12 Meter. Außerdem ist im Dinosaurier Museum nicht nur der erdgeschichtlich älteste Urvogel Archaeopteryx zu sehen, sondern auch das erdgeschichtlich jüngste Exemplar, der Archaeopteryx albersdoerferi.
In der Sonderausstellung „Schatzkammer im Herzen Bayerns – Die einzigartigen Fossilfunde von Painten“ werden Sensationsfunde erstmals der Öffentlichkeit präsentiert. Im Frühsommer 2019 eröffnete Ministerpräsident Dr. Markus Söder diese Ausstellung mit fossilen Weltneuheiten, wie Dakosaurus, ein 5,5 Meter langes Meereskrokodil und Sciurumimus, ein Raubsaurier-Baby mit Haarkleid.
Wissen wird im Dinosaurier Museum auch durch aktives Erleben vermittelt. Die Besucher können sich selbst als Paläontologen betätigen und z. B. Fossilien aus dem Jura-Gestein des Altmühltals freilegen und anschließend als Mitbringsel mitnehmen (gegen Zusatzgebühr). Mitmach-Stationen laden ein, die eigenen Vorstellungen, wie groß, wie schnell oder wie stark die Dinosaurier waren, mit den eigenen Fähigkeiten zu vergleichen. Ob beim Wettrennen oder an der Talstation – das Wissen über die Zeit vom Erdaltertum bis heute wächst mit jedem Bereich, den man im Dinosaurier Museum erlebt.
