Il museo custodite raccolte di rocce e fossili da ogni parte del mondo, anche se il nucleo più consistente di queste ultime proviene da località toscane dove affiorano alcune classiche successioni sedimentarie mesozoiche e cenozoiche, fra le quali sono degne di nota le malacofaune recuperate nei depositi marini pliocenici che affiorano nel bacino dell'Arno, del Cecina, dell'Ombrone e dell'Elsa, testimonianza del fatto che tutta la piana era un tempo coperta da un mare dal quale i rilievi come il Montalbano e i Monti Pisani emergevano come un arcipelago di isole.

Al museo sono presenti anche un percorso didattico, che illustra la storia del Sistema Solare e del pianeta terra fino alla comparsa della specie umana, ed un laboratorio di educazione ambientale per lo svolgimento di attività pratiche di carattere didattico, a cui si possono affiancare incontri didattici per le scolaresche a altri gruppi in ambienti di rilevante interesse geo-paleontologico e naturalistico, quali le aree di Cava di Spicchio e di Arno Vecchio.