Espace fermé jusqu’à nouvel ordre.

Les plus anciennes roches affleurant en Touraine datent du Jurassique supérieur, vers 160 millions d’années. L’étage Turonien a été défini en Touraine et désigne, pour tous les géologues, la période comprise entre 93 et 88 millions d’années.

Le tuffeau blanc du Turonien moyen est la principale pierre de construction utilisée en Touraine, notamment pour les châteaux de la Loire. Il s’est formé vers 90 millions d’années, au fond de la mer qui recouvrait alors la Touraine. Le calcaire sableux qui s’est déposé au Turonien supérieur, vers 88 millions d’années, est appelé tuffeau jaune. Dans la région du Grand-Pressigny, il a donné les grandes dalles de silex exploitées par les hommes préhistoriques puis a servi à fabriquer les sarcophages mérovingiens découverts dans la cour du château et, plus tard encore, à construire le château lui-même.

Durant toute l’ère secondaire, la Touraine a dû héberger des reptiles géants, tels les dinosaures, mais leurs restes ne se sont pas conservés. Vers 15 millions d’années, au Miocène moyen, un golfe marin envahit les parties basses de la Touraine. Les sédiments qui se déposèrent au fond sont appelés faluns. Les fossiles livrés par ces faluns sont très variés: animaux marins, en particulier mollusques, mais aussi poissons et mammifères, de mer et de rivière. On trouve aussi des végétaux et des animaux terrestres. Mais l’érosion a fait disparaître la majorité des dépôts de faluns. La mer n’est pas revenue en Touraine par la suite. Les fossiles sont donc beaucoup plus rares pour les périodes récentes car le milieu terrestre favorise peu leur préservation.

Les fossiles sont des restes, des moulages naturels ou des empreintes de végétaux et d’animaux conservés dans les roches. À la mort de ces organismes, leurs squelettes, leurs coquilles ou, plus rarement, leurs parties molles se minéralisent en s’enfouissant dans les sédiments. La riche collection du musée, essentiellement composée par la collection Lecointre, date surtout de l’ère Secondaire, plus précisément du Crétacé supérieur, entre 100 et 70 millions d’années, représenté par le tuffeau et les argiles à silex, et de l’ère tertiaire, plus précisément du Miocène, entre 15 et 5 millions d’années, représenté par les faluns et leur très riche faune. Elle est présentée dans les caves du château Renaissance (fermées jusqu’à nouvel ordre).