無脊椎動物化石為台灣地區最常見之化石類別,目前國立自然博物館蒐藏標本大部分採集自台灣地區之新生代地層,另包括中國大陸、印尼、日本、俄羅斯、歐洲、非洲、北美洲、南美洲,以及澳洲等地區。主要包括(1)大型化石:腔腸動物(含現生)、腕足動物、軟體動物、節肢動物、棘皮動物、筆石動物等。 (2)微體化石:有孔蟲、放射蟲、介形蟲、苔蘚動物等。