Коллекции пополнялся образцами исследуемыми в институте, обменом и дарителями. Значительный вклад в развитие музея внесли его руководители: С. Лусян (1937—1938), А. Н. Акопян (1938), С. Т. Тигранян (1938—1949), Н. А. Саакян-Гозалян (1949—1954), И. Г. Гаспарян (1955—1956), Л. А. Авакян (1956—1976), Г. Б. Межлумян (1977—1996), А. Г. Григорян (1996—2011). Имеются экспонаты из коллекций академика А. Л. Тахтаджяна, учёных Р. Аракеляна, Н. Азаряна, Г. Межлумяна и других.

В 2012 году был открыт зал минералов имени А. Ц. Дилдиляна, где демонстрируются образцы со всего мира переданные в музей семьёй Ары Дилдиляна.

Первоначально музей располагался в другом здании (улица Абовяна, 10). 16 сентября 2012 года он вновь открылся в здании Института геологических наук по адресу Проспект Маршала Баграмяна (Ереван), дом 24 A.

В музее ежегодно отмечаются «день геолога», «день воды», «день защиты детей», проводятся мероприятия, посвященные памяти известных геологов и событий, среди них:

• 2013 — 100-летие со дня рождения А. Е. Кочаряна — директора Геологического института (в 1967—1971 гг).
• 2015 — 80-летие Института геологических наук НАН РА.

Руководство

Экспозиция

Музей состоит из следующих отделов:

1. Минералогия
2. Палеонтология
3. Петрография
4. Полезные ископаемые Армении
5. Минеральные воды Армении
6. Природные памятники Армении

Представлены геологические карты, схемы, картины, информация по геологическим памятникам природы и История геологии.

Минералы

В экспозиции широко представлены минералы из Армении и других стран, среди них:

Горные породы и руды

• Широко представлены вулканические и осадочные горные породы
• Руды из основных месторождений Армении.
• Строительные и отделочные материалы
• Минеральные воды Армении

Палеонтология и стратиграфия

Ископаемые организмы разложены по геологическим эрам.

• Наиболее крупный экспонат музея, занимающий центральное место, восстановленный скелет трогонтериевого слона (слон трогонтерий, степной мамонт Mammuthus trogontherii Pohlig, 1855).

Образовательная деятельность

Геологический музей устраивает образовательные семинары для всех желающих, организуются образовательные программы для школьников.

Проводятся экскурсии на армянском, русском, английском, испанском и французском языках, имеется виртуальная экскурсия.

• Учителя многих школ Армении проводят в музее уроки географии и химии.
• В 2011 году при музее был создан детский Эко-клуб.
• Осуществляются выездные экскурсии.