同センターを訪れるファミリーや愛好家の多くが目当てにしているのが、本物の岩石をハンマーとタガネで割って探す化石発掘体験です。白亜紀（約1億3000万年前）の瀬林層から切り出した岩石を使い、貝化石（シジミ貝やカキの仲間）、植物化石、運が良ければ脊椎動物の骨やサメの歯などを自らの手で割り出します。
この体験プログラムは完全定員制となっており、神流町恐竜センターの予約システムを通じて事前に枠を確保するのが基本ルールです。特にゴールデンウィークや夏休み期間、秋の3連休などは受付開始直後に満席となるケースが頻発するため、訪問日が決まり次第、公式予約サイトをチェックする姿勢が欠かせません。
天候への配慮も気になるところですが、同センターの化石発掘体験は屋根付きの専用体験場が整備されているため、通常の雨の日であっても原則として開催されます。雨具を着込んで泥にまみれる心配をせず、快適に作業へ没頭できる環境が整えられている点も、家族連れから支持される大きな理由です。なお、発見した化石のうち貴重な学術標本を除き、規定の個数を記念として持ち帰ることができます。
