Le collezioni di Mineralogia, iniziate ai tempi dei Medici, per valore storico e scientifico e per consistenza, fanno del Museo il più importante in Italia ed uno dei più conosciuti all'estero.

I campioni assommano a circa 50000. Tra tutti spiccano i grandi geodi di ametista, il cristallo di topazio di 151 Kg (il secondo del mondo), un'acquamarina di quasi 100 kg e poi quarzi, legni silicizzati, tormaline, pepite d'oro e tante pietre preziose e meteoriti.