Образцы отложений пермского периода: гипс, ангидриты, доломиты, каменная соль, медистые песчаники (в витрине). В пермский период в Донбассе продолжалось сокращение морского бассейна. Образовались лагуны, в которых отлагались доломиты, ангидриты и каменная соль.

Длинный залив моря, которое покрывало Кавказ и распространялось на восток от линии Волгоград—Саратов—Пермь—Архангельск, доходил до того места, где теперь г. Артемовен.

Постепенно залив высыхал, и на дне отлагались запасы соли, гипса. Растительный и животный мир пермского периода изображен на картине художника В. А. Головатого. Были распространены голосеменные растения: саговниковые и хвойные. Из животных обитали пресмыкающиеся — растительноядные парейазавры, хищные и другие.
В витрине образцы отложений триасового периода мезозойской эры: песчаники, глина, алевролиты.
В триасовый и юрский периоды территория Донбасса несколько раз была то морем, то сушей. Полезных ископаемых с тех пор почти не осталось.
В юрском периоде появились первые древние птицы: «первокрыл» (археоптерикс) и «первоптица» (археорнис). В витрине — муляж отпечатка и рисунок археоптерикса.