พิพิธภัณฑ์ไม้กลายเป็นหิน มีโครงการก่อสร้างตั้งแต่ พ.ศ. 2537 และสามารถจัดแสดงนิทรรศการได้ใน พ.ศ. 2545 แต่เนื่องจากไม้กลายเป็นหินพบได้ในเกือบทุกจังหวัดของภาคอีสาน จึงไม่สามารถนำไม้กลายเป็นหินทั้งหมดและจำนวนมากมาจัดแสดงในพิพิธภัณฑ์ได้ ส่วนใหญ่จึงจัดแสดงไว้ในงานภูมิทัศน์ของพิพิธภัณฑ์ โดยแยกเป็นโซนพื้นที่ของไม้กลายเป็นหินจังหวัดต่างๆ ขณะที่ในพิพิธภัณฑ์จะเน้นไม้กลายเป็นหินของจังหวัดนครราชสีมา โดยเฉพาะการเน้นลักษณะเด่นพิเศษที่แตกต่างจากจังหวัดอื่นๆ 3 ประการ คือ
1) ไม้กลายเป็นหินอัญมณี
2) ไม้กลายเป็นหินวงศ์ปาล์ม 
3) ไม้กลายเป็นหินหลากหลายอายุ

นิทรรศการไม้กลายเป็นหินโคราช – ขอนแก่น  เพื่อแสดงแหล่งไม้กลายเป็นหินสำคัญของภาคอีสาน  คือ  จังหวัดนครราชสีมาและขอนแก่น  ซึ่งมีความโดดเด่นด้านขนาดที่ใหญ่หรือมีสีสันที่สวยงาม

ห้องเฉลิมพระเกียรติ  :  สถาบันพระมหากษัตริย์ไทยกับการอนุรักษ์ไม้กลายเป็นหิน  

เพื่อแสดงภาพของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวและข้อความพระราชดำรัสที่เกี่ยวกับความสำคัญของ “โบราณวัตถุ”    ภาพของอนุสรณ์สถานไม้กลายเป็นหิน ร.6  รวมทั้งภาพของสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี  ที่ทรงสนพระทัยในนิทรรศการและติดตามโครงการอนุรักษ์ไม้กลายเป็นหินของมหาวิทยาลัยราชภัฏนครราชสีมาและจังหวัดนครราชสีมา  ตั้งแต่ พ.ศ. 2540

ห้องฉายวีดิโอแอนิเมชั่น  :  กำเนิดโลก  วิวัฒนาการสิ่งมีชีวิตและประวัติพิพิธภัณฑ์  เป็นห้องฉายขนาด 30 ที่นั่ง  พื้นไหวสะเทือนได้  สัมพันธ์กับเนื้อหาบนจอภาพที่มีอยู่ 3 จอ

ห้องฉายวีดิโอแอนิเมชั่น  :  กำเนิดไม้กลายเป็นหินโกรกเดือนห้า  เป็นห้องฉายที่จำลองบรรยากาศป่าดงดิบและลำน้ำที่ไหลมาจากแดนไกล  ภาพม่านน้ำตกซึ่งเป็นจอภาพด้วย  ฉายให้เห็นถึงกำเนิดไม้กลายเป็นหินในบริเวณบ้านโกรกเดือนห้า

ห้องนิทรรศการไม้กลายเป็นหินอัญมณี  แสดงไม้กลายเป็นหินอัญมณีขนาดใหญ่  หลากหลายอายุ  และไม้กลายเป็นหินตระกูลปาล์ม   ซึ่งเป็นความโดดเด่น 3 อย่างของไม้กลายเป็นหินในจังหวัดนครราชสีมา