La Paléontologie, avec plus d’un millier de fossiles, illustre bien les mers chaudes qui baignaient Chaumont-en Vexin entre moins 80 et moins 35 millions d’années.

Coquilles diverses, oursins, coraux et dents de requin se relaient au fil des vitrines pour nous faire revivre ces fonds marins.

Une fresque peinte à l'huile sur bois, véritable oeuvre d'art (G. Coppier), illustre l'évolution de la vie animale et permet de présenter aux visiteurs diverses problématiques de la Géologie :

- Évolution et disparition des espèces,

- Dérive des continents et tectonique globale

- Magnétostratigraphie,...

Une colonne lithostratigraphique, donne l'échelle locale des temps géologiques, les étages,... elles est constituées d'échantillons de roches (sables, calcaires), prélevés sur le terrain.

Noter que de nombreuses pièces proviennent de sites aujourd’hui disparus, arasés par les cultures, transformés en décharge,... ce qui en relève encore l'intérêt.

C'est à pied, parfois en vélo, que Raymond Pillon a sillonné le territoire pour collecter ces fossiles. 

Les vestiges de l'Histoire, comme dans de nombreuses régions françaises, sont omniprésents à Chaumont-en-Vexin et dans les environs (cf. visite de la ville).

Raymond Pillon ne manqua pas de s' y intéresser tout au long de sa vie, en recueillant de ci de là, des fragments, des débris laissés par nos ancêtres, mais surtout en nous laissant une formidable collection de dessins  et d'aquarelles, présentant tel porche, telle statuette, une gargouille,... au gré de ses interpellations. Il reproduisit notamment de nombreuses inscriptions trouvées sur d'anciens édifices de Chaumont, Reilly, Trie-Château,...

Après la préhistoire, les premières traces d'occupation humaine d'importance concernent la période gallo-romaine avec des tessons de sigillé, quelques monnaies et des tuiles romaines (tegulae). Suivent de rares témoignages (au musée) de l'époque mérovingienne.

En revanche, la période allant du Haut Moyen-Âge à la Renaissance, correspondant à la période de construction puis d'utilisation du château situé sur la butte de Chaumont et s'achevant par l'édification de l'église (15ème siècle), a livré de nombreux objets en cuivre et en bronze, s'inscrivant souvent dans l'art vestimentaire : épingles, fibules, boucles,...

Cette partie historique s'est enrichie de dons 

et de travaux de particuliers :

- reconstruction des sceaux des familles régnantes de Chaumont,

- maquettes des fortifications médiévales et de quelques bâtiments du Château, aujourd'hui entièrement rasés, suite à un édit de Louis XIV autorisant les villageois à utiliser les pierres pour l'agrandissement du bourg.