В экспозиции залов региональной геологии можно увидеть такие уникальные и интересные экспонаты как скелет утконосого динозавра, нижнюю челюсть мозазавра, фрагменты костного покрова панцирных рыб, крупные раковины аммонитов, остатки крупных четвертичных млекопитающих (мамонта, шерстистого носорога, бизонов) и многие другие.
Экспозиции раздела полезных ископаемых расположены в двух залах (неметаллических и металлических полезных ископаемых) и также охватывают всю территорию СССР.
Материалы экспозиции сгруппированы для неметаллических полезных ископаемых по видам минерального сырья - керамическое, химическое, оптическое и т.д.
Для металлических – по группам (черные, цветные, благородные металлы и т.д.), а внутри этих подразделений - по конкретным видам полезных ископаемых.
По каждому виду представлены основные его минералогические разновидности, а также основные месторождения, сгруппированные по формационно-генетическим типам. По каждому месторождению в экспозиции представлены образцы разновидностей руд, контактных и вмещающих пород.
В общей сложности в экспозиции представлены коллекционные материалы по 1300 месторождениям 72 видов полезных ископаемых. Все выставки сопровождаются графическими материалами и пояснительными текстами.
В залах полезных ископаемых посетители могут увидеть такие уникальные и интересные экспонаты как куб каменной соли весом в 1 тонну, крупные штуфные образцы чароита, нефрита, малахита, кимберлита с видимым кристаллом алмаза, гигантские кристаллы берилла, кальцита, флогопита, друзы кристаллов горного хрусталя, слюдяное окно из часовни 17 века и многие другие.
Экспозиции по монографическим палеонтологическим коллекциям расположены в двух обособленных залах - палеозойском и мезо-кайнозойском, и в витринах на балюстраде. Эти экспозиции предназначены для специалистов; доступ для сторонних посетителей музея в монографические залы закрыт. Вместе с коллекциями хранятся посвященные им опубликованные материалы. Изданы «Каталог монографических палеонтологических коллекций» и три выпуска «Каталога голотипов видов ископаемой фауны и флоры», хранящихся в ЦНИГР музее.