Na Sali Geologicznej można się zapoznać z podstawowymi skałami i minerałami spotykanymi na obszarze pomiędzy Krakowem a Przemszą. To jeden z trzech najbogatszych w osobliwości geologiczne obszarów w Polsce. Możemy tu poznać ostatnie, niecałe 400 milionów lat historii Ziemi od dewonu po współczesność. Pierwszą najważniejszą kolekcją są okazy związane z górnictwem kruszcowym, w tym galeny oraz sfaleryty pochodzące ze zlikwidowanej Kopalni Trzebionka. Drugą są araukaryty, czyli skamieniałości drewna, których gromadzenie rozpoczęła Irena Mazaraki. Trzecią kolekcją jest zbiór amonitów z unikatowej formacji oolitu balińskiego. Ważny jest również permski wulkanizm krakowski. Inne okazy to dewon Dębnika i Dubia, karboński wapień węglowy z Czatkowic, karbon doliny Wisły, trias chrzanowski oraz jura biała. Oprócz tego na ekspozycji znajdują się również m. in.: kwarce i melafiry z ery paleozoicznej znalezione w Regulicach, czy otoczaki wapieni z Młoszowej, Trzebini oraz Myślachowic.