Экспозиция отдела знакомит с геологической историей Новосибирской области, ее полезными ископаемыми, рельефом, климатом, почвами, водами, растительным и животным миром. Наибольшей популярностью пользуется палеонтологическая коллекция музея и ее главный экспонат — уникальный скелет самки мамонта, найденный в 1939 году в Коченевском районе Новосибирской области.