L’esposizione occupa un'area di circa 850 mq ed è organizzata in collezioni di varia estensione ed importanza.
La maggiore è la collezione MINERALOGICA SISTEMATICA che occupa il lato lungo via Irnerio. Si tratta di una collezione ricca e rappresentativa consistente in oltre tremila esemplari, contenuti in dieci grandi vetrine originali. La distribuzione è fatta secondo l’usuale classificazione chimico-strutturale.
Sulla parete di fondo sono presenti i Minerali fluorescenti, in un’apposita vetrina oscurabile, e tre vetrine, nuove e illuminate, con AGATE, FORME DI CALCITE e CONCREZIONI CALCAREE. Nelle vetrine lato cortile, è esposta la collezione di ANTICHI STRUMENTI dell’800 per lo studio dei minerali (microscopi, goniometri e spettroscopi); sul lato di via Irnerio si trova una vetrina didattica dove si possono osservare i fenomeni della BIRIFRAZIONE nei cristalli.
Accanto, due vetrine che espongono la collezione delle METEORITI con centoquarantadue esemplari, “visti cadere” e provenienti da tutto il mondo, di sideriti, sideroliti ed aeroliti: tra essi la rarissima condrite carboniosa di Renazzo (Ferrara), vista cadere alle ore 20.30 del 15 gennaio del 1824.
Segue la collezione delle PIETRE ORNAMENTALI “SARTI” impiegate nell’edilizia del Mondo Antico e del Rinascimento fino al 1876, anno della donazione, e completata da due vetrine, coeve, di Diaspri e Agate Siciliane attualmente quasi introvabili. Nell’insieme, con oltre mille campioni, è una delle collezioni di pietre ornamentali più importanti d’Italia.
Ancora in questo settore si possono osservare la collezione delle AMBRE con oltre quattrocento esemplari della rarissima ambra di Sicilia (Simetite), alcune con inclusioni di insetti, collezione acquistata da Bombicci nel 1887 e le vetrine delle PIETRE DURE e PIETRE PREZIOSE con la bella pepita d’oro di 230 g rinvenuta nel 1938 ad Uollega (Etiopia) ed alcuni DIAMANTI con abito ottaedrico.
Nei pressi dell’entrata, sono collocate alcune vetrine con grandi noduli di SEPTARIA con geodi di calcite e barite ed una vetrina con esemplari della famosa PIETRA FOSFORICA BOLOGNESE - BARITINA scoperta nel 1602 e studiata anche da Galileo Galilei e da J. Wolfgang Goethe. A lato un nodulo integro di BARITINA dai calanchi di PADERNO (Bologna). Esemplare di dimensioni notevoli (diametro circa 35 cm e peso circa 100 kg), è senz’altro il più grande e meglio conservato fra quelli fino ad ora ritrovati, un unicum che fa parte di quella prima dotazione di minerali affidati a Bombicci nel 1860.
Accanto spicca un bellissimo e grande esemplare di GESSO a coccarda estratto dalle crete senesi, unico in Italia esposto in un museo pubblico.
Sul fronte di Piazza di Porta San Donato è collocata la collezione sistematica delle ROCCE ignee (plutoniche e vulcaniche), sedimentarie e metamorfiche con oltre novecento esemplari.
Nei pressi dell’entrata, lato via Zamboni, da segnalare sono anche la vetrina che conserva un rarissimo “pane di zolfo” prodotto dalla “SOCIETÀ DELLE MINIERE ZOLFUREE DI ROMAGNA”, accanto a lampade da minatore, e la vetrina che espone alcuni campioni di GESSO proveniente dalla grotta di NAICA in Messico, dove sono stati rinvenuti i più grandi cristalli di gesso del mondo.
Il lato lungo via Zamboni inizia con la collezione mineralogico-petrografica del BOLOGNESE con oltre mille esemplari, fra cui grandi e limpidi cristalli di GESSO, CALCITE e QUARZO a TRAMOGGIA di Porretta, BARITE nelle septarie, noduli fibroso-raggiati di BARITINA e “PIRITE MIMETICA” del Dardagna (Lizzano in Belvedere), e la collezione delle PIETRE PAESINE ed ARBORINE della Toscana, in due grandi vetrine originali. Negli anni recenti si è arricchita di quattro nuove vetrine con collezioni di privati.
La maggior parte di questo settore è occupato dalla COLLEZIONE MINERALOGICA REGIONALE ITALIANA con oltre duemila esemplari. Fra questi si devono segnalare, per la loro rarità e bellezza, i cristalli di ZOLFO, GESSO e CELESTINA estratti nelle miniere, ora inattive, della Romagna (Polenta), del Montefeltro (Perticara), delle Marche e della Sicilia. Egualmente importanti sono le collezioni di minerali provenienti da Predazzo-Monzoni (Trentino), Isola d’Elba, Sardegna e Campania (Vesuvio).
Sempre in questo settore, sul fondo, lato cortile interno, è esposta la bella collezione dei MANUFATTI PREISTORICI in ossidiana, selce e giada.