Creado a instancias de Isabel II a mediados del siglo XIX, cuenta con una exposición de 3.500 minerales y 6.000 fósiles distribuidos en seis colecciones: Sistemática Mineral, Recursos Minerales, Minerales de las Comunidades Autónomas, Flora e Invertebrados Fósiles Españoles, Vertebrados Fósiles y Fósiles Extranjeros.

Destaca también el interior del edificio, diseñado por el arquitecto Francisco Javier de Luque, por sus espacios diáfanos y amplios ventanales, así como por una suntuosa ornamentación a base de hierro forjado en las barandillas, techos acabados en escayola y accesos decorados con vidrieras policromadas.