Lịch sử tiến hóa của loài người được giới thiệu tại gian trưng bày Bernard and Anne Spitzer Hall of Human Origins. Đây là nơi duy nhất trên nước Mỹ trưng bày chuyên sâu về lịch sử tiến hóa của loài người[6] với nhiều hiện vật nổi tiếng như bộ xương hóa thạch "Lucy" (3,2 triệu năm tuổi), "Turkana Boy" (1,7 triệu năm tuổi) và một mẫu của "người vượn Bắc Kinh". Gian trưng bày còn có các bản sao những bức tranh trên vách đá Dordogne, Pháp ra đời cách đây khoảng 26.000 năm và được coi là một trong những tác phẩm nghệ thuật đầu tiên của loài người.[7]

Gian Harry Frank Guggenheim Hall of Minerals của bảo tàng là nơi trưng bày các mẫu đá quý và khoáng vật hiếm. Tại đây có nhiều hiện vật nổi tiếng như viên ngọc lục bảo Patricia Emerald nặng 632 carat (126 gam),[8] viên xa-phia Star of India nặng 536 carat[9] hay khối topaz nặng 270 kg có tên Brazilian Princess.[10] Năm 1964 viên đá quý Star of India từng bị đánh cắp khỏi bảo tàng nhưng sau đó đã được tìm thấy và đưa trở lại AMNH.[11]

Gian trưng bày nổi tiếng nhất của AMNH là Theodore Roosevelt Memorial Hall nơi lưu giữ bộ sưu tập hóa thạch khủng long và các loài thú đã tuyệt chủng. Chỉ có một phần nhỏ của bộ sưu tập được giới thiệu trước công chúng, phần còn lại chủ yếu được cất giữ tại tòa nhà 10 tầng Childs Frick Building. Trong các mẫu hóa thạch nổi tiếng trưng bày tại đây phải kể tới hóa thạch gần như nguyên vẹn bộ xương khủng long Tyrannosaurus rex hay hóa thạch voi ma mút Mammuthus.[12]