Muzeum gromadzi zbiory obejmujące kolekcje paleontologiczne, paleobotaniczne, mineralogiczne i litologiczne. W muzeum czynna jest stała ekspozycja "Budowa geologiczna obszaru krakowskiego" o charakterze popularnonaukowym.
 

Cenne zbiory archiwalne, opracowane według obowiązujących zasad inwentaryzacji, są ujęte w kolekcje. Posiadamy między innymi: 132 kolekcje dokumentalne (są to kolekcje liczące niekiedy wiele tysięcy okazów, opisane w publikowanych pracach), 72 kolekcje porównawcze (tematyczne zbiory okazów) i 2 kolekcje dydaktyczne. Wśród archiwalnych kolekcji paleobiologicznych wiele zawiera okazy po raz pierwszy opisanych gatunków (holotypów) - np. kolekcje paleobotaniczne Mariana Raciborskiego . Nasza kolekcja meteorytów jest jedną z największych w Polsce, a nasze kolekcje mineralogiczne zawierają m.in. XIX w. zbiory Antoniego Wagi i Ignacego Domeyki (z Ameryki Południowej).

Przygotowana jest dla zwiedzających dysponujących rozmaitą znajomością zagadnień geologicznych. Obszar, którego dotyczy wystawa obejmuje okolice Krakowa położone na północ od Karpat.