Le collezioni del dipartimento di Geologia e Geofisica e di quello di Geomineralogia documentano la storia della Terra dalla sua formazione alla comparsa ed evoluzione dell'uomo. Il museo è articolato in una sezione geopaleontologica-geofisica e in una mineralogico-petrografica. Tra i reperti si segnala lo scheletro fossile di una balenottera vissuta nel Pleistocene inferiore. Notevoli inoltre la collezione Belli, costituita da marmi dell'antica Roma, e la collezione mineralogica Pelloux