《古哺乳动物》是国家自然博物馆的常设展览，2019年7月在更新后重新对外开放，展览面积480平方米，展品数量增加至108件，包括侏罗兽、剑齿虎、巨鬣狗、三趾马、黄河象、猛犸象、巨犀、和政羊等，涵盖了古哺乳动物演化支系的大部分代表动物。
新展厅选择米黄色为主色调，灵感来自古哺乳动物化石原始埋藏地层中的岩石。小型标本采用展龛、通柜等形式进行陈列展示，大型骨架标本则分置于两组开放式景观中，配合相应时期古哺乳动物生活场景复原背景画。
展览主要分为「中生代哺乳动物演化」、「新生代哺乳动物发展与繁荣」、「第四纪哺乳动物」和「灵长类演化」四个部分，以古哺乳动物的时代演化作为展示顺序，还根据化石证据，借助3D打印技术复原了馆藏的9种小型古哺乳动物的圆雕模型。
除馆藏特色标本外，展览详细介绍了中生代哺乳动物的特征，哺乳动物与爬行动物特征比较，多样的中生代的哺乳动物等，此外还更新了近十几年关于古哺乳动物研究的最近科研进展。
展览现场
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