Desde fevereiro de 2018 que o Museu da Lourinhã passou a contar com dois núcleos museológicos.
O mais antigo continua no centro da vila, e acolhe agora um espaço de interpretação dedicado à História Natural, nos domínios da Geologia, Paleontologia e Arqueologia. O visitante é convidado a viajar no tempo até ao início da abertura do Oceano Atlântico, há cerca de 252 milhões de anos.
Esta viagem faz-se através de fósseis de seres antigos e rochas que contam a história da abertura deste oceano e como esta influenciou a evolução da diversidade dos seres vivos. Existem também vestígios arqueológicos e osteológicos humanos, deixados por comunidades que passaram a integrar recursos de origem marinha na sua dieta, instalando-se para tal na costa atlântica. De entre as peças aqui expostas, destacam-se amonites, plesiossauros de Angola, tartarugas, crocodilos, dinossauros, anfíbios do Algarve e da Gronelândia, materiais da gruta da Feteira (Lourinhã) e um menir.
O outro núcleo museológico do Museu fica localizado no Parque dos Dinossauros da Lourinhã, inaugurado a 9 de fevereiro de 2018. Este acolhe a exposição de Paleontologia do Museu, intitulada "Dinossauros da Lourinhã", e apoia o trabalho de investigação científica desenvolvida pela instituição. Neste espaço estão expostos dinossauros descobertos na região, com cerca de 150 milhões de anos.
