L'orso delle caverne che si può ammirare nella prima sala del museo è stato ricostruito con le ossa trovate nella caverna del Pastore a Toirano, Savona, risalenti al Paleolitico (100.000 anni fa circa); molti altri esemplari sono documentati nelle vetrine e provengono da varie grotte della Liguria come ad esempio la grotta delle Fate, Savona. L’orso delle caverne era più alto rispetto all’attuale orso bruno e sulle zampe posteriori poteva raggiungere anche i 3,5 metri di altezza. Aveva lunghi denti e artigli affilati. Si è estinto in Europa con la fine delle glaciazioni e in Italia è stato trovato soprattutto in Liguria, in Veneto e Trentino Alto Adige.

Questi animali si rifugiavano durante il letargo nelle grotte dove alcuni individui potevano morire o essere cacciati dai Neanderthal che frequentavano le medesime grotte e vi hanno lasciato i loro attrezzi in pietra. La caccia agli orsi delle caverne procurava una grande quantità di carne, ma anche pellicce, tendini e grasso: le ossa degli orsi trovati alla Grotta Fumane in provincia di Verona mostrano i segni lasciati dagli strumenti in pietra durante la macellazione dell’animale ad opera dei Neanderthal.

Nelle grotte di Toirano si possono ancora oggi vedere i resti di orso oltre a impronte e graffi.