A Székely Nemzeti Múzeum már létrejöttekor (1879) gazdag természettudományi gyűjteményt mondhatott magáénak, melyből számottevő volt az ásvány- és kőzettani anyag. Ennek jelentős bővüléséhez László Ferenc múzeumőr, Joós Lajos bányamérnök, Bányai János és Rátz Jenő geológusok, Kovács Sándor muzeológus és sokan mások mások járultak hozzá.

Az ásvány- és kőzettani gyűjtemény anyaga legnagyobb részt Erdély területéről, néhány pedig Magyarországról származik. Az ásványok az első, második és harmadik tárlóban kémiai összetételük, a kőzetek pedig a negyedik és ötödik tárlóban, kialakulásuk alapján csoportosítva láthatók. Az ablak melletti tárló helyi különlegességeket mutat be.

A pliocén és negyedkori emlősmaradványok gyűjteménye egyike az intézet legértékesebb kollekcióinak. Az itt őrzött legkorábbi példányokat még a XIX. század utolsó évtizedeiben gyűjtötték, és jelenleg 56 fajt tartalmaz, melyek a Brassó-, Háromszéki- és a Csíki medencéből kerültek elő. Tudományos feldolgozását Kovács Sándor muzeológus, Costin Rădulescu és Petre Samson paleontológusok végezték.