해남 우항리의 공룡화석지를 널리 알리고, 자연사교육장 겸 관광지로 활용하기 위해 조성한 공룡박물관으로, 2007년 4월 27일 개관하였다. 2000년 6월 문화재청으로부터 박물관 조성 승인을 받은 후 7년여의 기간을 거쳐 만들어졌으며, 투여된 사업비는 약 460억 원이다. 세계에서 유일하게 공룡과 익룡, 새발자국 화석이 한 층준에서 발견된 해남 우항리 공룡화석지는 천연기념물 제394호(해남 우항리 공룡·익룡·새발자국화석산지)로 지정되어 있다.
우항리공룡박물관은 건축총면적 약 7,930m²의 지하 1층·지상 2층 규모이다. 지상 1층은 우항리실과 영상실로 이루어져 있으며, 우항리 공룡발자국 화석의 발굴과정 및 내용·학술적 의미· 우항리의 백악기(약 8,300만∼8,500만 년 전으로 추정) 생태환경 등에 대한 전시를 한다. 주요전시물은 대형초식공룡 발자국층, 흔적화석, 익룡을 비롯한 여러 공룡의 다리 골격과 발자국형태 등이다.
지하 1층은 공룡과학실(공룡에 관한 기초지식 코너)·공룡실(시대를 대표하는 각 공룡 골격 전시)·중생대재현실(백악기에 번성했던 공룡 골격 전시)·해양파충류실(중생대의 바다생물 골격 전시)·익룡실(익룡의 초기와 후기 골격 비교전시)·새의 출현실(공룡에서 새로 진화하는 과정 소개)·거대공룡실(거대공룡인 조바리아 전시)·지구과학실(해남군을 비롯한 한반도의 지층 및 암석 전시)로 구성된다.
전시관에는 알로사우루스 진품화석(길이 7.7m, 높이 2m)을 비롯해 조바리아·티아노사우루스 스탄·초식공룡 알둥지 등 희귀 전시물과 트라케라톱스·티라노사우루스 렉스·아르케옵테릭스(시조새)·말라위사우루스 등의 골격과 표본 등이 전시되어 있다. 옥외에도 3동(익룡조류관·조각류공룡관·대형공룡관)의 전시관이 마련되어 있다.