พิพิธภัณฑ์มีการค้นพบที่สำคัญคือ การขุดค้นพบ ลิงไร้หาง ชนิด Australopithecus afarensis อายุ 3.2 ล้านปี [2] หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ ลูซี่ (Lucy) ในปี ค.ศ. 1974 โดยภัณฑารักษ์ โดนัลด์ โจฮันสัน (Donald Johanson) ซึ่งเป็น การขุดค้นพบนี้นับเป็นการขุดค้นพบที่สำคัญมาก เพราะเป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นถึงหัวกะโหลกที่มีความจุของเนื้อสมองน้อยเหมือนลิงไม่มีหาง (ape) แต่กลับมี โครงสร้างที่สามารถยืนได้ตรงแบบมนุษย์ ซึ่งเป็นการสนับสนุนแนวความคิดที่ว่ามนุษย์วิวัฒนาการในเรื่องการยื่นสองขาก่อนที่จะวิวัฒนาการขนาดของเนื้อสมอง

นอกจากนี้ยังมีการค้นพบซอโรพอด สายพันธุ์ใหม่ ชนิด Haplocanthosaurus delfsi อายุ 150 ล้านปี หรือที่เรียกกันว่า แฮปปี้ (Happy) ซึ่งเป็นโครงที่สมบรูณ์มากที่สุดชิ้นหนึ่งในโลก ในปี ค.ศ. 1954 ซอโรพอดชนิดนี้ตั้งชื่อตาม นายแพทย์ เอ็ดร์วิน เดลฟส์ (Edwin Delfs) ผู้ค้นพบ ขณะศึกษาชั้นปีที่สามที่มหาวิทยาลัยเยล ร่วมกับเพื่อนอีกสามคน [3]

ในปัจจุบันพิพิธภัณฑ์ยังมีการค้นพบใหม่ๆเรื่อยๆ นักบรรพชีวินวิทยาทางด้านสัตว์มีกระดูกสันหลังพบซากของ Titanicthis ในรัฐโอไฮโอ และ ceratopsian ชนิดใหม่ Albertaceratops nesmoi ซึ่งกำลังอยู่ในระหว่างจัดแสดง