自贡恐龙博物馆二楼的展厅，按照“恐龙时代的动植物——珍品厅——恐龙再现”顺序展开，再现了由恐龙及许多早已消失的物种构成的神秘多姿的侏罗纪时代。给人以强烈的视觉冲击和心灵震撼，充分体现了专业博物馆与遗址博物馆的双重特色。距今2.5—0.65亿年前中生代时，气候温暖潮湿，植被繁茂，恐龙空前繁盛，因而又被称为“恐龙时代”。“恐龙时代的动植物展厅”集中展示了中生代出恐龙外，陆地上生存的两栖类、鳄类；水中的鱼类、水生爬行类；空中的原始鸟类以及乔木和蕨类，它们共同构筑了完整的“恐龙时代”。二楼的“珍品厅”展示了大量极具科学价值、保存完整的国宝级的化石珍品，反映了“恐龙之乡”化石资源的丰厚。“恐龙再现厅”用珍贵的资料描述了恐龙由化石形成的过程——寻找——发掘——修理——研究——复原——组装的全过程，系统的揭示了恐龙化石及模型的诞生过程。

自贡恐龙博物馆一楼的展厅，按照“恐龙世界——恐龙遗址”的顺序，采用场景式展示、拟人化组合，辅之以声、光、电及多媒体等展示手段，再现了由恐龙及许多早已消失的物种构成的神秘多姿的侏罗纪时代。同时，还突出展示了博物馆的精华—化石埋藏现常一楼主展馆内，“恐龙世界”展厅将18具大小不一、属种不同、形态各异的恐龙，根据各自不同的生理、生活特性进行了塑造和组合，形成一组组既相互联系又各自独立的生态群雕形象，辅以仿真的环境，让人犹如在侏罗纪王国内穿梭，体验无限的原始与神秘。“恐龙遗址”化石埋藏厅，是目前世界上可供观览的最大规模的化石埋藏现常数以千计的化石或重迭堆积，或交错横陈。其数量之众多，埋藏之丰富，着实令人眼花缭乱，叹为观止。这便是被称作“世界奇观”的大山铺“恐龙群窟”缩影。