Muzeum mieści się w dwóch budynkach na terenie dawnego zespołu pałacowo-ogrodowego "Na górze" zaprojektowanego przez Szymona Bogumiła Zuga: klasycystycznym pałacyku "Frascati" wzniesionym w XIX w. wg projektu Leonardo Marconiego oraz "Willi Pniewskiego" pierwotnie w 1781 r. projektowanej przez Sz. B. Zuga, przebudowanej w latach 1935-1938 w stylu eklektycznym przez Bohdana Pniewskiego.
Powstało z inicjatywy społecznej Towarzystwa Muzeum Ziemi założonego w 1932 roku.
Zbiory gromadzone są w działach: Mineralogii i Petrografii, Geologii i Zabytków Przyrody Nieożywionej, Paleobotaniki, Paleozoologii, Bursztynu, Historii Nauk Geologicznych, Popularyzacji Nauk o Ziemi. Pierwsze zbiory zgromadzone przez Towarzystwo Muzeum Ziemi w 1932 r. - wśród nich m.in. zbiór meteorytów pułtuskich i łowickich, kolekcja bezkręgowców trzeciorzędowych z Wołynia i Podola, unikatowa kolekcja kręgowców z brekcji kostnej w Wężach oraz zbiór skał i minerałów świata H. Arctowskiego. Najważniejsze zespoły obecnych zbiorów muzeum to: minerały i skały, w tym monograficzna kolekcja minerałów Polski, minerałów i skał świata, kolekcja meteorytów, kamieni ozdobnych oraz skał budowlanych; zbiory fauny kopalnej (paleozoologiczne), w tym m.in. jedna z największych w Polsce kolekcji bezkręgowców kredy i trzeciorzędu, kolekcja ryb dewońskich z Gór Świętokrzyskich, amonitów jurajskich z Łukowa, czy zbiór kręgowców czwartorzędowych; zbiory flory kopalnej (paleobotaniczne), w tym m.in. kolekcja flory trzeciorzędowej z Turoszowa, flor kredowych z Wyżyny Lubelskiej i Roztocza, kolekcja flory karbońskiej z Górnego i Dolnego Śląska; jedna z największych tego typu na świecie kolekcja bursztynu bałtyckiego i innych żywic kopalnych, w tym zespół form naturalnych odmian bursztynu, inkluzji roślinnych i zwierzęcych, wyrobów z bursztynu oraz kolekcja regionalna; zbiory archiwalne do dziejów nauk geologicznych w Polsce, m.in. spuścizny naukowe wybitnych geologów od XIX w., materiały ikonograficzne i rękopisy.

WYSTAWY STAŁE
● Ziemia jest jedna
● Procesy kształtujące oblicze Ziemi
● Z przeszłości geologicznej Ziemi
● Zanim powstał węgiel
● Historia geologii
● Granity, granity…
● Bursztyn – od płynnej żywicy do sztuki zdobniczej
● Meteoryty – kamienie z nieba
● Mineralogiczny alfabet
● Wielkie ssaki epoki lodowcowej
oraz
wystawy czasowe z cyklu Natura - Sztuka.