В фондах музея хранятся коллекции минералов, руд, горных пород и органических остатков, представляющие большую научную ценность. Они широко используются в научно-исследовательских и популяризационных целях.

Минералогическая коллекция насчитывает 710 минеральных видов. Особый интерес представляет экспозиция минералов, открытых на территории Сибири, а также коллекция синтетических минералов, в том числе выращенных в лабораториях Института. Среди экспонатов музея имеются редкие образцы: друза крупных кристаллов данбурита, подборка пород из кратеров метеоритного происхождения и др. Коллекция полезных ископаемых содержит образцы руд более 100 месторождений. Подлинным украшением музея является коллекция цветного камня Сибири (нефрита, чароита, мрамора, агатов и др.)

В палеонтологическом отделе собраны 250 коллекций фауны и флоры и 50 коллекций препаратов микрофауны. Эти экспонаты, уникальные как по сохранности, так и по систематической принадлежности, имеют большую научную ценность.