Почетокот на проучувањето, колекционирањето и истражувањата од сферата на геологијата од страна на Природонаучниот музеј датираат во периодот од 1941 до 1963 година, кога се организирани интензивни истражувања во околината на Скопје ѝ истите претставуваат основа за формирање на првите музејски збирки на минерали и карпи.
Подоцна, поради потребата од проширување и постоење на збирка од областа на геологијата, во 90-тите години, со вработувањето на геолог, се создадоа подобри услови за проучување, колекционирање и презентирање на минералите и карпите. Истите претставуваат природно богатство и се дел од неживата природа, кои имаат голема улога во индустријата.
Музејот поседува прекрасни примероци на гипс, лорандит, стибнит, пирит, халкопирит, корунд, галенит, гранит, гнајс, диорит, базалт, мермер, варовник, алевролит, ферикоронадит, микашист, сфалерит, кварц, барит, јохансенит и други.
Денес, во Музејот се евидентирани околу 2190 музејски видови на минерали и карпи, а 108 од нив се наоѓаат во постојаната музејска поставка и припаѓаат на следниве збирки:
- Минералошка збирка - минералите се евидентирани и презентирани врз основа на нивниот хемиски состав, сулфиди, сулфати, силикати, оксиди и хидроксиди, карбонати…
- Петрографска збирка - магматски, седиментни и метаморфни карпи.
Научно-истражувачката работа од областа на геологијата, во рамките на одделението е насочена кон минералогијата. Постојаната минералошко-петрографската изложба за прв пат е отворена во октомври 1976 год., во чест на 50-годишнината од работата на Музејот.