Основна музейна дейност е съхраняването на постъпилите във фондовете образци.

Към всеки от фондовете на музея има оборудвани общо 165 фондохранилища, в които се съхраняват основната част от заведените  в основен и обменен фонд образци.

Фондовете се попълват чрез дарения, собствен сбор, откупки и обмен. Постъпилите в музея образци преминават през идентификационна и фондова комисия, след насочването на които се завеждат във фондовете на музея.

Музеят притежава богати добре окомплектувани фондове. Всяка година между 500 и 1000 образеца постъпват във фондовете на музея. Към 2022 г. има над 33 000 музейни единици систематизирани в следните раздели: „Минерали на Земята“ - най-богатата систематична колекция на Балканите включваща към момента над 7800 бр. образеца на 1641 минерални вида; „Минерални ресурси на Земята“ - различни генетични и промишлени типове минерални суровини от над 700 находища в 107 страни в света; „Минерали на България“ -  най-пълната колекция от български минерали представени в над 4700 бр. минерални образци в основен фонд и над 3000 бр. образци в научно-спомагателен фонд, „Минерални ресурси на България“  - съхраняват се над 3400 образеца от над 100 минерални находища и минерали проявления; „Материали“ – общо над 2600 образеца разпределени в 20 теми. Научни колекции – с над 600 образеца, включваща авторски образци на нови за науката минерали.

В музея са формирани и няколко колекции, които включват образци от различни фондове: колекция „Гигантски кристали “ е една от двете големи подобни колекции в света; колекция „Скъпоценни и декоративни камъни“ - състои се от близо 3000 образеца, като са включени почти всички минерали, имащи свойства на скъпоценни камъни.

Музеят притежава 1641 от установените в света 5900 минерални вида.
Движими културни ценности в основен фонд – 21 466, в научно-спомагателен фонд  – 8722 и в обменен фонд  – 3 087.
Движими културни ценности в постоянните експозиции – 4 335

От 1990 г. до 2021 г. музеят е организирал 55 гостуващи изложби от минерални образци, от които 2 в чужбина.
Всички образци от основен, научно-спомагателен фонд и обменен фонд са заведени и в компютърната база данни, която съществува от 1996 година.
Към момента има направена фотодокументация на общо 19 626 минерални образци от основен фонд и фотодокументация на всички витрини в експозицията.