Tout le patrimoine géologique de nos différentes régions naturelles et de leurs sites fossilifères y est représenté et inventorié, depuis le Jura jusqu'au versant sud des Alpes. Notre Musée possède les collections les plus complétes qui existent sur les massifs préalpins et sur les Alpes valaisannes.
Parmi les collections nominales, signalons de celles Pictet et Campiche (ammonites de Ste-Croix) et de Roux pour le Jura, de Stehlin (mammifères du Mormont), de Heer (feuilles de la molasse), de Renevier, de Jeannet et de Gagnebin pour les Préalpes, de Lugeon et de Badoux pour les Hautes Alpes calcaires, d'Argand pour les Alpes penniques.
Mais la collection la plus remarquable est celle de la flore Tertiaire de la région lausannoise, avec des milliers de spécimens récoltés sur près de deux siècles. Cette collection est devenue une référence mondiale incontournable avec ses centaines d'holotypes. Un holotype est LE modèle "étalon" qui a servi à décrire pour la première fois une espèce encore inconnue.
Un catalogue des holotypes et autres types paléontologiques a été publié par le Musée et peut être consulté dans le lien suivant : Catalogue des types paléontologiques