Fondato da Giuseppe Ponzi, primo titolare della cattedra di Geologia istituita nel 1864, il museo si arricchì delle raccolte dell'antico Museo kircheriano e della prestigiosa collezione dei Marmi antichi di Tommaso Belli. Dal 1935 è allestito nell'attuale sede dell'Università La Sapienza. A partire dal 2000 è ripresa l'attività ostensiva: sono esposti campioni di rocce, collezioni di marmi, pannelli tematici, una sezione dedicata all'acqua di Roma, e tre plastici sui vulcani e l'interno della Terra tratti dalle litografie secentesche di Kircher; sono attive varie postazioni multimediali, con filmati e applicativi dedicati alla geologia e ai rischi geologici