Թանգարանը հիմնադրվել է 1937 թ. ականավոր երկրաբան, գիտության վաստակավոր գործիչ, պրոֆ. Հ. Կարապետյանի նախաձեռնությամբ և անմիջական ղեկավարությամբ: Թանգարանի առաջին ցուցադրումը կազմակերպվել է նրա հարուստ հավաքածուի հիման վրա և հետագայում համալրվել հիմնականում Հայաստանի երկրաբանների ցուցանմուշներով:
Թանգարանի 11000 նմուշներից ցուցադրական ֆոնդը կազմում է շուրջ 2700 նմուշ, որոնք բաշխված են 6 բաժիններում՝ Հնէաբանության բաժին ,Հրաբխականության բաժին , Հանքաբանության բաժին , Ապարաբանության բաժին , Օգտակար հանածոների բաժին , Հանքային ջրերի բաժին :
2012 թ. թանգարանում բացվեց ամերիկահայ կոլեկցիոներ Ա.Դիլդիլյանի անվան միներալների հատուկ սրահ, որտեղ ցուցադրված են ինչպես նրա կողմից թանգարանին նվրիրված տարբեր երկրների հանքավայրերի հազվագյուտ 1400 միներալներից 750-ը, այնպես էլ Հայաստանի երկրաբանների կողմից նվիրված միներալները: