该馆在丰厚的馆藏基础上建立了一套内容完整的基本陈列，包括地球厅矿物岩石厅宝石玉厅史前生物厅等四个部分，面积2500方米，另有临时展览面积1500方米。 地球厅　　以动力为主线，介绍了在内外动力的作用下，地球上发生的重要地质作用。展线介绍内动力地质作用，以板块运动褶皱断裂火山地震等地质作用为重点，西展线以外动力地质作用为主，主要介绍了水和风的地质作用。相对说，内动力地质作用更加宏观壮丽，它们主要是使地壳上升增厚，形成许多巨大雄传的高山峻岭，而外动力地质作用则比较和缓，好像一把刻刀，雕刻出各种壮美的山川地貌。该馆典藏各类地质标本20万件，其世界上最高大保存最完好的恐龙化石巨型山龙，以藏量大珍品多闻名于世的华龙鸟等热河生物群系列化石，目前发现最早的古人类化石云南元谋人牙齿化石；山顶洞人遗址发掘的石器石珠骨针骨饰，以及水晶王巨型萤石等，都是宝级的珍品。1916年7月14日，地质研究所在北京丰盛胡同3号举行毕业典礼，同时举办学生成绩展览会，展出师生三年悉心采集的岩矿标本899件，还有详细图说及野外调查照片。据翁文灏回忆地质调查所创办之初， 即有附设陈列馆之计划。历次调查皆附带采集标本， 以资陈列。民四年1915年迁入丰盛胡同现址后， 即着手准备。民五年1916年，地质研究所毕业，就历年实地练时师生采集所得，借地质调查所新制柜架，举行展览会，即为现在陈列馆之起点。因此，我们把1916年7月14日定为建馆日。据考证，最早在1913年，地质科改称地质调查所时就有地质矿陈列馆的设置，但有名无实；其后，袁世凯于洪宪元年19161月4日准奏设立地质调查局，局长张轶欧，会办副局长丁文江安特生，内设四股一馆地质股矿股地形股编译股和地质矿博物馆，然而，当时的博物馆仍处筹建之；1916年7月14日是公认的建馆日，因为此刻的博物馆有馆长有机构有典型事件，陈列和收藏从此被确定下失。 首任馆长为丁文江。19162月10日，农商部总长自齐签署农商部饬119号，任命地质调查局会办技正丁文江为地质矿博物馆馆长。此后，地质博物馆作为华民族的一个细胞组织，遭遇内乱和外侵，饱受流离失所之苦。直至新建立，才迎了新的发展机遇。