Експозиція «Мінералогія» представлена систематичною і генетичною колекціями мінералів з різних родовищ світу, які розміщені у 22 вітринах. Систематична колекція відображає різноманітність і багатство хімічних сполук. Мінерали підібрані за сучасною класифікацією академіка Є.Лазаренка, в основу якої покладений їхній хімічний склад,просторове розміщення кристалічної гратки, окремих атомів чи груп елементів, характер їхніх хімічних зв'язків, координації і упаковки. Всі мінерали розділені на класи. З фізичних і генетичних властивостей мінералів демонструються твердість, блиск, спайність, забарвлення. На найхарактерніших взірцях демонструються ріст і формування індивідуальних особливостей і окремих форм мінеральних агрегатів.

Петрографія - наука, яка всебічно вивчає гірські породи. Вивчення порід має велике значення при пошуках корисних копалин, оскільки останні є складовою частиною гірських порід у вигляді тіл різної форми, вкраплень тощо. В багатьох випадках гірські породи самі є корисними копалинами. За умовами формування гірські породи діляться на магматичні, осадові і метаморфічні. Це найшло своє відображення в експозиції, яка займає 16 вітрин з експонатами, зібраними з багатьох країн світу.

В цій експозиції розкриваються багатства надр України. В вітринах можна побачити кам'яне вугілля Донбасу; граніти, кварцити, лабрадорити, пегматити, кварци, топази Житомирщини, Закарпатські поліметалічні руди, андезити, каоліни, кіновар; з Львівщини і Івано-Франківщини гіпси, сірка, озокерити,солі Калуського калійного родовища. Нафта представлена з родовищ Дніпрово-Донецької впадини та Прикарпаття.

Експозиція «Історична геологія» переносить нас у далеке минуле і в хронологічній послідовності розкриває етапи розвитку земної кори, зміну тваринного і рослинного світу протягом геологічного часу. Всю історію Землі ділять на відрізки часу які обумовлюють відмінними етапами розвитку земної кори і органічного світу, і виділяють п'ять ер: архейську, протерозойську, палеозойську, мезозойську і кайнозойську. Всі відрізки часу від утворення земної кори і до сучасності об'єднують в геохронологічну шкалу і представлені в вітринах взірцями порід і залишками основних груп вимерлих організмів.

Палеонтологія вивчає всі організми, які існували протягом геологічної історії Землі. В експозиції представлені найпростіші, кишковопорожнинні, пластиножаберні, плеченогі, черевоногі, головоногі і членистоногі. Серед найпростіших експонуються нумуліти з Криму, із кишковопорожнинних-корали різних форм і кольорів, із головоногих-повздовжний розтин наутілуса. Членистоногі представлені збереженими відбитками комах і бабок. Клас риб ілюструється відбитками риб юрського періоду, знайдених на території Гренландії, Ліона, Баварії. Хижаки представлені окремими кістками, зубами, щелепою печерного ведмедя. Є в експозиції бивні мамонта.