Constituyen el grupo más numeroso de los seres que han poblado la Tierra en el transcurso de los tiempos geológicos. Su estado de conservación es a veces muy precario, pues muchos de ellos sólo han dejado restos de sus partes duras; otros nos ofrecen huellas de sus partes blandas; y en casos excepcionales se han podido conservar los detalles más delicados de su estructura.

Durante el Paleozoico, la región de Tarija fue escenario de una rica diversidad de invertebrados marinos cuyos fósiles hoy permiten reconstruir ecosistemas antiguos.

Entre los especímenes más característicos se exponen fósiles seleccionados de graptolitos, colonias flotantes que sirven como excelentes fósiles guía del Ordovícico y Silúrico; cnidarios, que incluyen medusas, corales y anémonas; artrópodos, como los trilobites; moluscos, gasterópodos (caracoles) y bivalvos (almejas); briozoos, también conocidos como animales musgosos; braquiópodos, que se caracterizan por tener dos valvas (conchas) desiguales (dorsal y ventral) que protegen su cuerpo y equinodermos, que incluyen estrellas, erizos y pepinos de mar, entre otros. Además, se exhiben icnofósiles como la Cruziana, que corresponden a huellas de desplazamiento de los trilobites.

En conjunto, estos fósiles revelan un pasado dominado por mares, en donde la vida fue muy diversa y se desarrolló en diferentes ambientes y profundidades marinos, permitiéndonos comprender la evolución biológica de Bolivia y Sudamérica durante el Paleozoico.