Коллекция «Геология» насчитывает 2001 единицу хранения.

Первое упоминание о коллекции «Геология» можно найти в Каталоге Архангельского Городского Публичного музея 1905 года. Именно эти предметы послужили основой коллекции минералов и горных пород Архангельского краеведческого музея. На протяжении всей истории музея геологическая коллекция успешно пополнялась. Значительная часть коллекции — это сборы геологических партий, сотрудников музея и предметы из частных коллекций.

Долгое время огромную помощь в работе с коллекцией «Геология» оказывал такой геолог, как А. Ф. Станковский, лауреат Государственной премии СССР, имеющий почетные звания «Отличник разведки недр» и «Первооткрыватель месторождения».

Геологи «Архгеологоразведки» А. Г. Десятков и В. Л. Сысоев не только внесли свой вклад в формирование коллекции музея, подарив музею большое количество образцов из своей частной коллекции, но и помогали научным сотрудникам изучать предметы геологической коллекции, что способствовало технически грамотно описывать минералы и горные породы.

Самым крупным приобретением музея стала уникальная коллекция В. А. Котельникова, геолога, героя Великой Отечественной войны, дипломата. Коллекция содержит минералы и горные породы со всего мира.

Коллекция геолога О. П. Брынова — одна из самых больших по численности и разнообразию. В этой коллекции можно отметить подборку пейзажной яшмы — яркие, многообразные образцы дают полное представление об этом минерале.

Разнообразие коллекции минералов и горных пород позволяет создавать постоянные и временные экспозиции практически на любую тему, имеющую отношение к естественной геологии.