Secara keseluruhan, Museum Geologi memiliki koleksi yang sangat kaya, terdiri dari sekitar 250.000 batuan dan mineral, serta 60.000 fosil dan artefak lainnya. Museum Geologi merupakan bangunan dua lantai yang terdiri dari beberapa ruangan dengan koleksi yang menarik.
Lantai I
Lantai pertama ini memiliki tiga ruangan utama, yaitu ruang orientasi, ruang sayap barat, dan ruang sayap timur. Ruang orientasi menampilkan peta geografis Indonesia berupa relief yang dilengkapi animasi tentang kegiatan geologi. Ruang sayap barat, yang juga dikenal sebagai Ruang Geologi Indonesia, menyajikan informasi tentang hipotesis pembentukan bumi serta kondisi geologi di pulau-pulau besar Indonesia.
Di ruangan ini, terdapat pula area khusus tentang gunung api, yang memberikan informasi mengenai gunung berapi aktif di Indonesia. Sementara itu, ruang sayap timur berfokus pada sejarah perkembangan kehidupan, mulai dari makhluk hidup primitif hingga modern. Di dalamnya terdapat koleksi fosil tengkorak manusia purba Indonesia dan artefak yang menggambarkan evolusi budaya.
Lantai II
Lantai kedua juga memiliki tiga ruangan utama: ruang barat, ruang tengah, dan ruang timur. Di ruang tengah, pengunjung dapat melihat maket tambang emas terbesar di Indonesia yang terletak di Pegunungan Tengah Papua, bersama dengan contoh batuan dari wilayah tersebut yang dipamerkan dalam lemari kaca.
Ruangan ini juga menampilkan miniatur menara pengeboran minyak dan gas bumi. Ruang timur memiliki tujuh ruangan kecil yang berisi informasi tentang dampak positif dan negatif tatanan geologi terhadap kehidupan manusia.