中國地質(zhì)大學（北京）博物館的歷史悠久、館藏標本系統(tǒng)齊全。現(xiàn)館藏標本總量55000余件，其中公中國地質(zhì)大學(北京)博物館館名墻開展出4000余件。博物館的前身為北京地質(zhì)學院陳列館，主要陳列展礦物、巖石、古生物化石等地質(zhì)標本，始建于1952年。建館初期，標本主要繼承了北京大學地質(zhì)系、 清華大學 地質(zhì)系、天津大學（北洋大學）地質(zhì)系、唐山鐵道學院地質(zhì)科的收藏，追溯藏品在北京大學、 清華大學 、北洋大學、唐山鐵道學院的收-史，則己逾百年。其藏品乃是由幾代地質(zhì)學者上個世紀在各種艱苦的野外環(huán)境下采集、積累起來的不可再生的自然資源。建館后，大多數(shù)新增標本為本校師生在科研、教學實習等野外工作中采集的標本，以及校友、國際友人等饋贈學校的標本。

目前中國地質(zhì)大學（北京）博物館所收臧的數(shù)萬件臧品除了采自國內(nèi)各地之外，還有來自美國、英國、法國、德國、意大利、捷克、瑞典、前蘇朕、伊朗、日本、越南、印尼、澳大利亞等世界五大洲四十多個國家的標本，典藏標本來源之廣也是國內(nèi)高校博物館中少有的。

博物館建館的主要目的是為地質(zhì)類專業(yè)的教學服務(wù)，因此，在展室的劃分、展品的陳列方式和展品的選擇基本遵循著高校地質(zhì)專業(yè)教科書的內(nèi)容體系。目前擁有與礦物學、巖石學、礦床學、古生物學、地史學等基礎(chǔ)地質(zhì)課程教學配套的較為完整和系統(tǒng)的標本體系。

博物館的館藏標本中還有一些珍奇標本，如：來自地外的Fe-Ni隕石、采自地球之顛－珠穆朗瑪峰頂?shù)膴W陶紀灰?guī)r、采自太平洋海底約6000米深處的鈷錳結(jié)核、來自南極大陸的巖石和地表苔蘚等等。

1999年，中國地質(zhì)大學（北京）博物館被中國科學技術(shù)協(xié)會確定為全國科普教育基地，成為青少年科普教育的課堂。

之前博物館位于教二樓，展出分為兩大部分，分別位于教二樓的一層和二層的西部。一層為地球物質(zhì)成分展廳，展出內(nèi)容包括與結(jié)晶學與礦物學、巖石學、礦床學等地質(zhì)課程教學配套的系統(tǒng)標本。二層為生命演化與地球演化歷史展廳，展出內(nèi)容包括生命演化（古生物學）展室、地史學展室，青藏高原地質(zhì)演化研究展室和地學知識科普展室四部分。

2008年起，博物館進行了改造，目前博物館已經(jīng)搬至新落成的逸夫樓，位于十層、十一層和十二層共三層，包括地球科學廳、恐龍廳、地球與生命歷史廳和地球物質(zhì)廳等四個大的展廳。此次改造后的新館，在擴充展廳面積、重新設(shè)計展示內(nèi)容、增添了包括恐龍等珍貴古生物化石和大型精美的礦物標本等重要標本的同時，還采用了聲、光、電技術(shù)等高新科技手段，提高了布展的科技含量，烘托了展示的氣氛；在展廳中精心設(shè)計和制作典型的地質(zhì)景觀模型，用直觀、形象的手段展示了深奧的地學內(nèi)容。