Millares verdankt eine gewisse Bekanntheit in der Welt der Paläontologie der unbezahlbaren Arbeit des Archäologen und Paläontologen José Martínez Royo, der seine Schätze der Stadt zur Ausstellung überließ. In der Museumssammlung, die seinen Namen trägt, ist eine für den Besucher hochinteressante didaktische und erläuternde Abteilung der Fundstätte der Dinosaurier-Spuren von Tambuc und den Höhlenmalereien gewidmet.
Der paläontologische Saal des Museums erklärt die Eigenschaften und die Bedeutung der über 400 Dinosaurier-Spuren aus der 16 km südlich von Millares gelegenen Rambla del Tambuc. Auf einer Fläche von 6000 Quadratmetern sind hier fossilisierte Spuren von Theropoden und Ornithopoden (Echsenbecken- und Vogelbecken-Sauriern) aus der oberen Kreidezeit vor etwa 85 Millionen Jahren ausgestellt. In den Vitrinen sind Fossilien wirbelloser Meerestiere ausgestellt, darunter Stachelhäuter (Echinodermata), Ammoniten, Muscheln (Bivalvia) und Schnecken (Gastropoda): Seeigel, Austern, Miesmuscheln, Schnecken und andere Mollusken. Auch Haifischzähne und fossilisierte Fisch-Wirbelsäulen aus unterschiedlichen Erdzeitaltern sind hier zu sehen.
Außerdem gibt es einen Saal der Archäologie, der das Verständnis der Höhlenmalereien von Millares erleichtern soll. Das gilt insbesondere für die Zufluchtsstätten von Vicent, Roser und Chorradores und die Menschengruppen, die dort Malereien hervorbrachten. Diesbezüglich unterscheidet man unter den prähistorischen Malereien, meist Höhlenmalereien, der Iberischen Halbinsel die levantinischen und die schematischen Kunstwerke. Alle stammen aus der Jungsteinzeit, in der die letzten nomadischen Bevölkerungsgruppen von Jägern und Sammlern in der Region lebten. In einer Vitrine ist eine Platte aus der Cueva de la Tosca mit eingemeißelten Motiven zu sehen.