Музеят е съставна част на Националния природонаучен музей при БАН. Създаден по инициатива на НПМ на основата на палеонтологичната сбирка, събирана в продължение на десетилетия от дългогодишния учител по биология в асеновградската гимназия Димитър Ковачев с помощта на негови ученици. По своя обем това е най-голямата в България колекция от неогенски гръбначни животни. Научната колекция от късномиоценски бозайници наброява в момента над 25 000 образци от повече от 40 вида.
Първият етаж на музейната експозиция е открит през 1995 г. Той представя еволюцията на хоботните животни. Особено атрактивен между всички експонати е почти 4,5 метровият скелет на древния динотериум (Deinotherium) намерен край с. Езерово. Динотериумът е представител на едни от най-големите за всички времена сухоземни бозайници. Обитавал е Родопите преди повече от 6 милиона години. Създадената през 1998-1999 г. експозиция на втория етаж на музея разкрива в своите 30 витрини т. нар. хипарионова фауна от меота на България и нейното разнообразие. Представа за древната природа от този период дават най-вече изкопаемите видове от находището при Хаджидимово от преди поне 8 милиона години.
