La Sala de los Dinosaurios es, por su espectacularidad, uno de los elementos mejor valorados por el público. Además de fósiles originales, como los restos de Iguanodon encontrados en la localidad turolense de Aliaga, reúne varias reproducciones a tamaño natural; entre ellas, algunas de las especies más conocidas. Además, es el único museo del mundo en el que pueden contemplarse en la misma sala las réplicas a tamaño real de un Tyrannosaurus rex y de un Brachiosaurus.
Proa valdearinnoensis: el montaje del primer esqueleto original de dinosaurio en España.
El Museo Paleontológico de Dinópolis cuenta con un atractivo más con la exhibición por primera vez el esqueleto del primer esqueleto original de un dinosaurio montado en España, correspondiente a Proa valdearinnoensis, un inusual iguanodontio basal. Se trata de un nuevo dinosaurio cuyo rasgo más singular es su exclusivo predentario (o “pico”). El equipo de la Fundación Conjunto Paleontológico de Teruel-Dinópolis ha reconstruido dicho ornitópodo tras un complejo proceso de montaje para cual se ha contado con numerosos huesos originales, que representan el 70% del volumen del esqueleto completo de Proa.
Hay que destacar que la extracción de nuevos fósiles ha elevado la cifra de individuos de Proa a una docena y el abundante material disponible ha motivado este montaje pionero en España de un gran dinosaurio de más de 7 metros de longitud, realizado a partir de 135 huesos. Más del 90% del esqueleto que ahora se presenta pertenece a un mismo individuo y el montaje se ha completado con material adicional de otros tres ejemplares. El cráneo, que es una de las partes del esqueleto más difíciles de encontrar, está completo y pertenece al ejemplar de referencia (holotipo) que sirvió para la descripción del dinosaurio. Está previsto completar el montaje con los nuevos hallazgos que se realicen.
La Sala de la Extinción sirve como final del recorrido por la Era Mesozoica, explicando una de las teorías más aceptadas sobre la extinción de los dinosaurios. En ella, la estrella es el Meteorito Nantán, que cayó en China en 1516.
La Sala de los Mamíferos es la última en el recorrido del museo. Ésta se detiene en el momento en que se desarrollaron estos animales tras la extinción de los grandes dinosaurios y en ella se pueden ver los dos grandes esqueletos auténticos que se exponen en Dinópolis, el de un Mamut y el de un Oso de las Cavernas.