中國地質博物館前身是1916年設于北京西城區豐盛胡同3號的前北平地質調查所地質礦產陳列館。新館大樓建成于1958年，翌年10月正式開放。被中央有關單位和北京市授予全國科普教育基地、全國青少年科技教育基地、北京市優秀愛國主義教育基地。

中國地質博物館大樓為一幢L型的六層高大建筑，占地面積10000平方米，塔式樓頂及館名七個大字十分醒目。從大樓1至4層，擁有面積各為500-600平方米的6個陳列室和1個臨時展廳。4樓設國土資源廳，2樓設地球史室和古生物室，3樓設礦物巖石室和寶玉石室，總陳列面積達4500平方米。大樓底層主要用作標本庫房。5樓、6樓為辦公、科研、實驗、圖書資料、照相、錄相、美工等工作用房。

中國地質博物館是我國唯一的全國性地學類博物館。也是亞洲最大的地質學類博物館。該館藏有地質標本12萬件，其固定陳列室有“國土資源室”，展出國土、海洋各種資源和開發利用的程度；礦產資源有化工礦產、鋼鐵金屬礦產、有色金屬礦產等；“地球史室”介紹了地球46億年以來從荒無沉寂的星體到生機勃勃現代世界的歷史；“古生物室” 揭示了從元古代至第四紀以來生物的演化過程，展出了不同地層中的各類生物化石；“礦物巖石室”使人們更好地認識礦物巖石世界；“寶玉石室”分為寶石、玉石、 彩石、硯石四個單元展。

本館研究員、副研究員等各類科研干部。館下設辦公室、黨群工作部、保管部、陳列藝術部、社教部等8個處室。

2004年07月14日中國地質博物館經過大規模修繕改造和數字化工程建設，重新開館。修繕改造后的中國地質