Il Museo della Rocca, nato inizialmente come museo esclusivamente paleontologico (Museo Paleontologico Cittadino di Monfalcone), venne ideato dal Gruppo Speleologico Monfalconese Amici del Fante per volontà di alcuni soci, i quali, studiando le grotte e i territori circostanti, iniziarono a raccogliere reperti fossili. Con il tempo, grazie a soci altamente qualificati, il materiale raccolto era diventato numericamente consistente. Si pensò allora di allestire una piccola esposizione permanente. La realizzazione di tale iniziativa cominciò nel 1968 all’interno dei locali della Rocca di Monfalcone che fino ad allora era in stato di abbandono. Fu inoltrata domanda di concessione al Comune, che approvò. Nel 1970, anno di inaugurazione, l’esposizione si articolava in nove vetrine progettate ed allestite dai soci del gruppo. Con il passare degli anni la mostra fu continuamente modificata ed aggiornata, fino ad arrivare a 18 vetrine, con un percorso didattico che si componeva di una parte riguardante i fossili in generale e poi proseguiva con altre vetrine contenenti fossili provenienti da diverse zone del Triveneto che coprivano in ordine cronologico un arco temporale che iniziava con il Carbonifero della Carnia (300 milioni di anni fa), passava attraverso i pesci fossili del Cretacico di Polazzo, Gorizia (85 milioni di anni fa) e terminava con i coralli eocenici di Russiz, Gorizia (50 milioni di anni fa).
Nel 2005, informato sull’intenzione del Comune di Monfalcone di creare una Sezione Paleontologica del Museo Civico del Territorio all'interno del Palazzetto Veneto, il Gruppo si offerse di collaborare, preparando e fornendo parte del materiale paleontologico da esporre nei nuovi locali, naturalmente previo benestare della Soprintendenza. In seno al Gruppo si poneva allora la domanda sul futuro della Rocca che, dismessa l’esposizione paleontologica a favore di quella – più grande e completa - che doveva essere allestita al Palazzetto Veneto, correva il rischio di ritornare allo stato di abbandono. Già l'anno prima però, in occasione di un convegno speleologico a Barcis (Pordenone), era nata l’idea di allestire una mostra permanente speleologica che trattasse tutti gli argomenti di questa affascinante materia. La domanda sul futuro della Rocca aveva trovato la sua risposta. Il materiale paleontologico esposto nelle vetrine fu quindi trasferito nei locali della sede di Via Valentinis, per dar spazio alla realizzazione del nuovo progetto.
Nel 2009, dopo quattro anni di intenso lavoro, la mostra speleologica è stata completata ed inaugurata il 29 marzo.
La Sezione Paleontologica del Museo Civico del Territorio all'interno del Palazzetto Veneto non è ancora stata realizzata.

Il Museo Paleontologico Cittadino di Monfalcone è stato rinominato Museo della Rocca di Monfalcone e comprende due sezioni: la Sezione Paleontologica e la Sezione Speleologica. Il Museo dispone, nella sede di Via Valentinis n. 134, del magazzino dei reperti fossili, dell'esposizione dei reperti del sito paleontologico di Polazzo (pesci, vegetali e rettili), dei laboratori di paleontologia, micropaleontologia e studio delle rocce, della biblioteca e dell'esposizione speleologica permanente nelle sale della Rocca.