Στη μόνιμη Έκθεση Παλαιοντολογίας φιλοξενείται ο πλούσιος παλαιοντολογικός θησαυρός απολιθωμάτων ζώων και ευρημάτων που έχουν εντοπιστεί στο Σπήλαιο του Λόφου Αγίου Γεωργίου Κιλκίς καθώς και άλλα ενδιαφέροντα εκθέματα όπως το ομοίωμα της στικτής ύαινας του σπηλαίου, ο “σπηλαιολόγος”, η αναπαράσταση του άγριου ημίονου, κ.ά. τα οποία χρονολογούνται στην τελευταία Εποχή των Παγετώνων.

Τα οστά αυτά ανήκαν σε ζώα, που έχουν σήμερα εξαφανιστεί από την Ευρώπη εξαιτίας των κλιματικών αλλαγών, όπως τη στικτή ύαινα των σπηλαίων, τη γιγαντιαία νυφίτσα, το γιγαντιαίο ελάφι, το πρωτόγονο βόδι, το άγριο άλογο και τον άγριο ημίονο. Τα απολιθωμένα οστά μας διηγούνται μια εκπληκτική ιστορία για τα τελευταία 30.000 χρόνια στην ευρύτερη περιοχή του Κιλκίς όταν ο λόφος του Αγίου Γεωργίου ήταν ένα επικίνδυνο άντρο υαινών. Τα πρώτα ευρήματα ανακαλύφθηκαν ήδη από τη δεκαετία του '60, όταν ξεκίνησαν οι εργασίες στο σπήλαιο του Κιλκίς, αλλά η έκθεση δημιουργήθηκε μόλις το 2012.

Η επιστημονική μελέτη, σε συνεργασία με το Τμήμα Γεωλογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, έφερε στο φως σημαντικά αποτελέσματα, όπως μια πολύ μεγάλη συγκέντρωση οστών του άγριου ημίονου, Equushydruntinus, η οποία είναι η μεγαλύτερη στον κόσμο. Η Έκθεση Παλαιοντολογίας στεγάζεται στο 2ο όροφο του δημοτικού αναψυκτηρίου στο Λόφο του Αγίου Γεωργίου, σε απόσταση 300μ. από το αντίστοιχο σπήλαιο. Πρόκειται για μια δίγλωσση έκθεση με μοντέρνο σχεδιασμό και γραφικά, που αναπαριστά το παρελθόν με ένα ελκυστικό και κατανοητό τρόπο. Στο διαδραστικό τραπέζι (σε σχεδιασμό του ΝτικΜολ), φιλοξενείται ομοίωμα στικτής ύαινας και πληροφοριακό υλικό για τις διάφορες κατηγορίες των μεγάλων σαρκοφάγων (λύκος, ύαινα, λιοντάρι, μαχαιρόδοντας).

Ιδιαιτερότητα του Σπηλαίου είναι ο αριθμός των οστών -σχεδόν 300- από άγριο ημίονο που έχουν ανευρεθεί στο εσωτερικό του, αριθμός που αποτελεί και το πολυπληθέστερο υλικό παγκοσμίως,