Z vědeckého a historického hlediska je nejcennější sbírkou celého Geologického pavilonu. Vzorky odebrané prof. F. Pošepným pochází z druhé poloviny 19. století a dokumentují mineralogické a ložiskově geologické poměry příbramského ložiska rud olova, zinku a stříbra z hlediska tehdejšího stavu znalostí a způsobu studia ložisek nerostných surovin a jejich mineralogického složení. Sbírka je doplněna písemnou a grafickou dokumentací.
Je vůbec nejrozsáhlejší sbírkovou expozicí a je členěna na:
Expozice je sestavena z osobních sběrů bývalého pedagoga VŠB - TUO, ložiskového geologa prof. Ing. Jaroslava Havelky, CSc., který je věnoval sbírkovému fondu Vysoké školy báňské v Ostravě. Byla budována pod jeho odborným dohledem od počátku roku 2004. Kolekce přibližuje krásu převážně leštěných drahých kamenů např. achátů z podkrkonošských či jaspisů z krušnohorských lokalit.
Sbírka je členěna na základě Strunzeho mineralogického systému, který rozděluje minerály na základě jejich chemického složení do 9 skupin. Systém začíná prvky a končí silikáty a organoidy. Expozice, obsahující vzorky nerostů z různých lokalit světa, je rozšířena o kolekci dřevěných a papírových modelů krystalových tvarů a ukázky fyzikálních a optických vlastností minerálů.
Expozice podává ucelený přehled základních hornin, které vytvářejí vnější obal planety Země - zemskou kůru. Sbírka je rozdělena na základě vzniku hornin a je členěna na horniny magmatické, horniny sedimentární a horniny metamorfované a je doplněna kolekcí ukázek horninových struktur a textur.
Tato sbírka je rozdělena na zoopaleontologickou a fytopaleontologickou část, tedy na sbírku zkamenělých živočichů a zkamenělých rostlin. Je sestavena podle zásad biologického systému, od nejjednodušších po složitější organizmy. Největší část paleontologických sbírek představují bezobratlí. Jedna z vitrín sbírky je věnována procesu fosilizace. Jsou zde popsány podmínky fosilizace a vysvětleny pojmy vážící se k této problematice.
Úzce souvisí se sbírkami paleontologickými. Dokumentuje dosažený stupeň vývoje života v jednotlivých geologických útvarech paleozoika (prvohor), mezozoika (druhohor) a kenozoika (třetihory). Ve sbírce jsou vystaveny především vůdčí zkameněliny jednotlivých geologických období. Sbírka byla od ledna 2022 rozšířena o 5 metrový model kostry Tyranosaura rexe a od ledna 2025 o 2,5 metrový model Stegosaura a model Pteranodona s rozpětím křídel 5 metrů. Modely jsou vyrobeny ze sklolaminátu a pryskyřice.
Expozice umožňuje získat základní představu o geologické stavbě a zvláštnostech hlavních geologických celků Českého masivu a jeho dílčích jednotkách. Vystaveny jsou jak vzorky typických hornin a minerálů, tak vůdčí zkameněliny, vše s bohatou doprovodnou grafickou dokumentací. Sbírka byla VŠB-TUO věnována Ústředním ústavem geologickým Praha v r. 1988 jako výraz jeho dlouhodobé spolupráce s pracovníky HGF VŠB-TUO.
V expozici jsou představeny typické horniny základních geologických jednotek tohoto alpsko-karpatského pohoří se zdůrazněním rozdílnosti geologické stavby Západních Karpat a Českého masivu.
Představuje dosud nejúplnější geologickou, mineralogickou, petrografickou a uhelně-petrografickou dokumentaci české části hornoslezské černouhelné pánve. Kromě vzorků z uhlonosných souvrství (členění sbírky je uspořádáno podle jednotlivých vrstev ostravského a karvinského souvrství) jsou zde soustředěny i ukázky horninových vzorků z podložních a nadložních jednotek. Sbírka je dále doplněna modelem paleoreliéfu české části hornoslezské pánve a jejího okolí.
Svým mineralogickým rozsahem, doplněným velmi podrobnou a přehlednou grafickou dokumentací, představuje jedinou komplexní expozici uranových minerálů českých a slovenských ložisek radioaktivních surovin. Jsou zde vystaveny vzorky např. z Jáchymova, Příbrami, Dolní Rožínky, Stráže pod Ralskem aj. Expozice je doplněna i několika exponáty ze zahraničních ložisek a ukázkami uranových barev, jež se vyráběly na přelomu 19. a 20. století v Jáchymově.
Jedná se o sbírkovou expozici, která je zaměřena na vazbu mezi nerostnými surovinami, technologiemi a finálními výrobky, tedy na průmyslové využití nerostů. Najdeme zde např. část věnovanou kovovým prvkům, energetickým surovinám, chemickým surovinám, abrazivům, drahým kamenům či stavebnímu a dekoračnímu kameni.
Nachází se ve vstupní hale budovy pavilonu. V několika vitrínách jsou prezentovány nejnovější vzorky, které byly získány do sbírkového fondu Geologického pavilonu. Často jsou zde umisťovány i krátkodobější výstavy.
Geologický park byl vybudován před budovou Geologického pavilonu v roce 2016. Tato venkovní expozice rozšířila geologické sbírky o kolekci 36 velkoobjemových horninových vzorků. Exponáty zde umístěné dokumentují jak geologickou stavbu oblasti, tak prezentují vybrané horninové typy, které se v širším regionu nacházejí. V jedné části expozice jsou umístěny horniny z lomů spadajících z hlediska regionálně geologického do Západních Karpat, v druhé části jsou to exponáty pocházející z nedalekých lomů Českého masivu.
U každého vzorku jsou umístěny štítky se základními údaji o typu horniny, jejím stáří a původu. Další informace, například o geologické stavbě oblasti či lokalitách odběru vzorků, jsou na informačních panelech.