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