Палеонтологічний музей міста Асеновград небезпідставно вважається одним з найцікавіших у країні. Його експозиції засновані на колекції скам'янілостей, зібраних впродовж тридцяти років вченим-любителем Димитром Ковачевым разом з місцевими школярами. З часом, проте, колекція експонатів стала набагато ширший завдяки роботі багатьох фахівців, а персонал музею увійшли професійні палеонтологи. Перша експозиція музею була офіційно відкрита в 1995 році і присвячена в основному еволюції доісторичних тварин. За твердженнями фахівців, одним з найбільш значущих експонатів, представлених на ній, є скам'янілий скелет чотириметрового динозавра Туролиана Динотериума, доставлених сюди з Езерово.

Дещо пізніше відкрилася експозиція, розташована на другому поверсі музею. В її тридцяти залах відвідувачі можуть познайомитися з усім різноманіттям доісторичної флори і фауни Болгарії періоду мезозойської ери.

В Палеонтологічному музеї представлений єдиний збережений цілком скелет доісторичної гієни, знайдений в Болгарії, і єдина збережена цілком голова шаблезубого тигра. Крім цього в колекції музею можна знайти копію скелета тигра метаилуруса, скам'янілі останки мавпи месопитикус делсони, мастодонтів, антилоп, газелей, коней гиппарионов і багатьох інших. На першому поверсі показуються останки величезного хоботного тварини – динотериума, важив більше 12 тисяч кілограмів і жив 8 млн. років тому в заболочених районах. Цей примірник вважається унікальним, так як в ньому найбільше збережених кісток.

І без того значний фонд музею доповнюють океанські скам'янілості, морські корали, скам'янілі останки рептилій і черепах. Асеновградская колекція хребетних тварин неогену та міоцену налічує понад 25 тисяч експонатів сорока різних видів. Також тут проводяться активні палеонтологічні дослідження скам'янілих останків стародавніх тварин, багато з яких до цих пір малоизученны і майже невідомі сучасній науці.