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辽宁古生物博物馆坐落于沈阳师范大学校园内，占地面积19000 平方米，建筑面积15000 平方米，主体建筑共分为五层，地下一层，地上四层。博物馆建筑外形象一个庞大的地质体和一个巨型恐龙巧妙的融合：断层将地质体垂直切割，火山熔岩自上而下奔泻流淌，南侧的拱形建筑代表辽宁巨大恐龙的身躯，中间的钢架代表恐龙脊柱，两侧是恐龙的肋骨，而球体是恐龙蛋。
博物馆共设有8个展厅、16个展区，包括地球与早期生命、30亿年来的辽宁古生物、热河生物群、国际古生物化石、珍品化石、辽宁大型恐龙等主题。进入博物馆的时光隧道长廊，距今3亿年的辽宁，曾是一片海洋，1亿多年前的辽宁，由于铁元素在土壤中比重大，整个土层都是红色的，红色土壤和绿色植物以及蓝色海洋的相互映衬下，景象非常美丽。在古生物博物馆的展厅还可以看到古生物化石“辽宁古果 ”。“辽宁古果”是世界上迄今为止已知的第一朵花。不仅如此，你还可以看见世界上迄今为止发现的第二朵花 “中华古果”、第三朵花“十字里海果”，第四朵花 “美丽李氏果”，这些珍贵的古生物化石都是在辽西发现的。博物馆的珍贵化石还有距今约为1.6亿年的“世界上最早的带毛恐龙”赫氏近鸟龙化石，以及迄今为止世界上唯一发现的“会滑行的蜥蜴”赵氏翔龙。化石全长15厘米，8根细细的肋骨清晰可见。在互动科普厅的恐龙剧场中，参观者可以看见奔跑的恐龙群从身边呼啸而过。
随手点击5种不同恐龙，他们就会从3D屏幕中走出，并且发出不同的声音。参观者还可以通过各种仪器，让恐龙蛋孵化、快速奔跑直到飞翔，和恐龙比体重，和恐龙一起奔跑。辽宁古生物博物馆拥有馆藏1万余件，精品馆藏200余件，是我国目前规模最大，集科研、科普、展陈、教学和收藏于一体、功能丰富的古生物博物馆。