Le Musée gère une collection d'environ un million échantillons de roches, fossiles ou minéraux. Cette collection se subdivise dans les rubriques suivantes:
- Paléontologie stratigraphique: roches et fossiles représentatifs des différentes périodes géologiques.
- Paléontologie systématique: fossiles classés par groupes taxonomiques.
- Géologie régionale: roches, fossiles et minéraux de nos régions, du Jura aux Alpes.
- Géologie de l'étranger: roches, fossiles et minéraux du monde entier.
- Géologie appliquée: échantillons de tunnels ou de forages régionaux.
- Minéralogie: collection de cristaux.
- Gites minéraux: échantillons de minerais et minéralisations.
- Pétrographie et substances utiles: la systématique des différents types de roches.
- Echantillons radioactifs: qui nécessitent un stokage protégé.
- Objets divers: outils de géologue, photographies, etc.
La plupart de ces rubriques contiennent aussi des collections nominales, liée à un géologue.
Ces collections totalisent plus de 1'700 types paléontologiques (les références mondiales de nouvelles espèces), plus de 2'800 espèces figurées (dont l'image a été publiée) ainsi que 90 types minéraux (le spécimen "étalon" d'une espèce minérale).
