Основой экспозиции музея послужила коллекция минералов петербургской Кунсткамеры, купленная Петром I у доктора медицины Готвальда (1195 образцов). В 1725 году коллекция перешла в Академию наук, а кабинет со временем стал Минералогическим музеем. В 1934 году было принято решение перевести музей в столицу, чуть позже музею было предоставлено старинное здание - бывший манеж графа А. Орлова.
Фонды музея насчитывают более 140 000 единиц хранения. В основе экспозиции лежат 5 коллекций. Первая — систематическая коллекция, представляет более 2600 известных в природе минеральных видов. Коллекция кристаллов поражает воображение — более 4000 видов органических и синтетически полученных кристаллов. Коллекция месторождений рассказывает о десятках зарубежных и сотнях российских месторождений.
В коллекции образований и превращений минералов можно найти причудливые образцы измененных в природе минералов и узнать о способах их образования. Отдельный и очень большой интерес представляет коллекция изделий из драгоценных камней и изделий из камня. Это настоящие произведения искусства от отечественных и зарубежных мастеров.