La collection des Sciences de la Terre comprend différents domaines : minéralogie, géologie, paléontologie et préhistoire.

Minéralogie > environ 5000 échantillons. Importante collection régionale et générale (Coll. Dubuisson, Gourdon, Baret).
A noter 3 cristaux géants de quartz, améthyste et béryl.
Géologie> environ 3000 échantillons. Nombreux échantillons régionaux, dont certains ont servi de références dans la réalisation des différentes cartes géologiques de la région.
Paléontologie animale > environ 100 000 échantillons. Fossiles du primaire de Bretagne (Coll. Lebesconte), du Primaire, du Crétacé et de l'Eocène des Pyrénées françaises et espagnoles (Coll. Gourdon), du tertiaire du Bassin Parisien (Coll. de Laubrière)...
Paléontologie végétale > près de 3000 échantillons. Près de la moitié de cette collection (Coll.Bureau) provient de gisements du Carbonifère et de l'Eocène de la région.