Sbírka je členěna na základě moderního mineralogického systému, který sestavil Prof. Strunze. Systém začíná prvky a končí křemičitany a organoidy. Obsahuje více než 7000 vzorků z celého světa. Zajímavé jsou zejména ukázky zlata a meteoritického železa z domácích a zahraničních lokalit. Expozice je doplněna sbírkou modelů krystalových tvarů.

Expozice podává ucelený přehled základních hornin, které vytvářejí vnější obal planety Země - zemskou kůru. Sbírka je rozdělena na základě vzniku hornin a je členěna na horniny magmatické, horniny sedimentární a horniny metamorfované a je doplněna kolekcí ukázek horninových struktur a textur. V této sbírce se nachází přibližně 6000 vzorků, z čehož je vystaveno více než 1000 vybraných kusů.

   

Sbírka věnovaná systematické paleontologii je rozdělena do dvou celků, a to na zoopaleontologickou a fytopaleontologickou část, tedy sbírku zkamenělých živočichů a rostlin. Sbírka je sestavena podle zásad biologického systému, od níže organizovaných k výše organizovaným organismům. Pozornost zaslouží jak zkameněliny z geologických útvarů zastoupených na území České republiky, např. trilobiti z Barrandienu, tak i fosilie pocházející z významných lokalit světa.

Expozice logicky navazuje na sbírku paleontologickou. Dokumentuje vývoj života v jednotlivých geologických útvarech prvohor (paleozoikum), druhohor (mezozoikum), třetihor a čtvrtohor (kenozoikum).

Je vůbec nejrozsáhlejší sbírkovou expozicí a je členěna na:

• Sbírku nerostných surovin České republiky a Slovenské republiky
  • Zde jsou vystaveny především ukázky typických nerostných surovin z významných ložisek obou republik, která jsou seřazena podle své regionálně-geologické pozice.
  
• Sbírku typů nerostných surovin České republiky
  • Systematická sbírka typů nerostných surovin je zaměřena na ložiska ve státní bilanci ČR a je rozdělena na ložiska rud (např. železa, niklu, manganu, cínu apod.), nerud (např. fluorit, kaolín, grafit, cementářské suroviny apod.) a energetické suroviny (např. černé uhlí, hnědé uhlí, ropa apod.). Pro větší názornost je sbírka doplněna seznamem evidovaných ložisek a orientačním znázorněním jejich výskytu na území republiky.
  
• Sbírku genetických typů ložisek nerostných surovin
  • Ložiska nerostných surovin jsou členěna podle fyzikálně-chemických podmínek jejich vzniku. Sbírka obsahuje přes 550 exponátů a je doplněna schématem použité genetické klasifikace.
  
• Sbírku textur ložiskových výplní
  • Je zaměřena zejména na ukázky rudních a nerudních textur klasických a světově známých ložisek těžených v České a Slovenské republice. Je zde vystaveno přibližně 260 exponátů.
  
• Sbírku ložisek kaustobiolitů České a Slovenské republiky
  • Sbírka představuje soubor vzorkové a grafické dokumentace z uhelných a uhlovodíkových pánví České a Slovenské republiky. Sbírkové exponáty umožňují obecné studium procesů uhlotvorby a ropotvorby. Zvláštní pozornost je věnována problematice doprovodné mineralizace v uhlí.
  
• Sbírku ložisek nerostných surovin světa
  • Expozice je rozčleněna na sbírku uhelných ložisek a na sbírku rud a nerud. Zvláště cenné jsou zejména vzorky ze světově známých ložisek nerostných surovin těžených v 19. a na začátku 20. století a která jsou řadu desetiletí uzavřena. K unikátům patří například sběry Dr. Emila Holuba z jeho cest po afrických zemích, které věnoval Vysoké škole báňské v Příbrami.