Στο τμήμα αυτό εκτίθενται περίπου 300 ορυκτά και πετρώματα από τη Σάμο, την υπόλοιπη Ελλάδα, αλλά και από όλο τον κόσμο. Μερικά από αυτά είναι σπάνια. Μια βιτρίνα με ορυκτά του Λαυρίου είναι δωρεά του κ. Θεόδωρου Παπαλεξόπουλου και τα είδη μαρμάρου δωρεά του επιχειρηματία κ. Λαζαρίδη.
Το 2015 η αίθουσα ορυκτών και πετρωμάτων εμπλουτίστηκε και διαμορφώθηκε εκ νέου με την ευγενική φροντίδα του καθηγητή Οικονομικής γεωλογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών κ. Νικολάου Σκαρπέλη.