地質博物館館內藏有古生物、地層、礦物、巖石、寶石、礦床、地質現象，還有多件晶洞和其他標本等。
中國地質博物館位於北京市西四羊肉胡同15號，是亞洲歷史悠久，藏品豐富，規模最大的綜合性地學博物館之壹。據2022年3月國家文物局官網顯示，中國地質博物館的參觀人數為18萬人。中國地質博物館收藏地質標本55萬余件，涵蓋地學各個領域。
其中有巨型山東龍、中華龍鳥等恐龍系列化石，北京人、元謀人、山頂洞人等著名古人類化石，以及大量集科學價值與觀賞價值於壹身的魚類、鳥類、昆蟲等珍貴史前生物化石；有世界最大的“水晶王”、巨型螢石方解石晶簇標本、精美的藍銅礦、辰砂、雄黃、雌黃、白鎢礦、輝銻礦等中國特色礦物標本，以及種類繁多的寶石、玉石等壹批國寶級珍品。
截至2013年，館內藏有各類地質標本12萬余件，其中包括古生物1.3萬件、地層2.1萬件、礦物1萬件、巖石6000多件、寶石1000多件、礦床3.3萬件、地質現象1000多件，還有多件晶洞和其他標本等。其中巨型山東龍、水晶王和在遼寧西部發掘的原始鳥類化石等極為珍稀。
中國地質博物館文化科普活動
中國地質博物館在開展藏品科學研究的同時，長期從事地層古生物學、礦物巖石學、寶石學和博物館學的研究，在早期脊椎動物學、昆蟲學以及遼西熱河生物群等研究領域所取得較多成果；以系統精美的寶石陳列，獨到的寶石研究成果，持續的社會推廣活動，帶動和引導了當代中國寶石科學研究、知識普及和市場消費。
中國地質博物館常年開放獨具特色的陳列展覽。按照地球圈層結構布局的基本陳列，不僅展示了數以萬計的礦物、巖石、寶石、化石精品，陳列內容更加關註人類的生存環境和生存質量；而且大量采用數字化、仿生、虛擬現實等技術，讓觀眾通過親眼目睹、親手操作和親身體驗去認識地學空間。