Датой основания музея следует считать 1867 г., когда основатель кафедры и ее первый заведующий И.Б. Ауэрбах завещал минералогическому кабинету Петровской академии свою обширную коллекцию минералов и окаменелостей. В настоящее время трудно восстановить количество экспонатов, входивших в коллекцию Ауэрбаха, так как она непрерывно пополнялась.
Известно, что минералогическая часть коллекции представляет собой строго систематизированное собрание типоморфных минералов целого ряда известных рудных месторождений различных стран, главным образом Центральной Европы. Здесь наряду с распространенными минералами представлено значительное количество редко встречающихся (а иногда и уникальных) минеральных видов и разновидностей. Не меньшую научную ценность представляет и палеонтологическая часть этого собрания. В литературе имеются различные сведения о количестве экспонатов коллекции И.Б. Ауэрбаха. Из отчета, помещенного в «Известиях Московского с.-х. института» (1895) следует, что насчитывалось 2512 минералов, 254 естественных кристалла минералов, 100 ложных кристаллов, 147 образцов метеоритов, 11 образцов фосфоритов, 166 штуфов горных пород, 795 образцов горных пород, а всего 4325 образцов.
Палеонтологический раздел коллекции к этому времени составлял 6285 экспонатов, которые подразделялись на несколько самостоятельных коллекций: систематическая коллекция руководящих ископаемых – 100 образцов; коллекция ископаемой фауны по системам геохронологической шкалы – 4900 экз., в этом разделе коллекция штуфов большого формата – 112 экз. и коллекция современных форм моллюсков и кораллов, насчитывающая более 270 экспонатов. Большая часть коллекции палеонтологического раздела собрания сохранилась в музее до настоящего времени.
С 1866 по 1887 гг. минералогическая часть коллекции выросла вдвое. Значительно пополнился и палеонтологический раздел. Заведовавший в это время минералогическим кабинетом профессор Г.А. Траутшольд уделял большое внимание как пополнению коллекции, так и ее систематизации. Уже в 1868 г. им было опубликовано первое описание коллекции метеоритов из коллекции Ауэрбаха. Через 10 лет в 1878 г. в печати появился составленный им полный каталог коллекции метеоритов, который за это время пополнился 22 образцами. Весь материал коллекции по каталогу 1878 г. составлял три раздела: «земляные» метеориты – 70 образцов, металлические метеориты – 45 образцов, сомнительные метеориты – 15 образцов. Таким образом, к 1878 г. в коллекции насчитывалось 130 образцов метеоритов. Для каждого метеорита в каталоге указано время и место падения. К началу ХХ в. коллекция минералов и горных пород составляла более 4000 экземпляров, в том числе минералы – 3217 экз., природные кристаллы и псевдоморфозы – 292, метеориты – 130, горные породы – 496 экз. Коллекция приборов, инструментов и принадлежностей к ним насчитывала 65 предметов (в том числе 12 микроскопов и 4 гониометра больших).
Одним из самых значительных этапов в дальнейшей истории музея кафедры был конец XIX и начало ХХ вв. – с 1895 по 1905 г., когда минералогический кабинет возглавлял Е.С. Федоров. За десятилетие коллекция обогатилась многими минералами и горными породами, собранными Е.С. Федоровым за время его работы на Среднем Урале, Кавказе, Мурманском побережье Белого моря, а также образцами горных пород Финляндии, Казахстана и Забайкалья. Экспозиция музея пополнялась также за счет минералов, переданных в дар музею профессорами В.И. Вернадским, В.В. Никитиным, В.А. Обручевым и др. Отсутствовавшие в музее минералы и горные породы закупались – таким образом в коллекции оказались штуфы нефрита из Саянского кряжа, штуфы Фрейбергских жильных минералов, штуфы топаза, кристаллы берилла, вольфрамита, ряд норвежских минералов. Коллекция метеоритов при Е.С. Федорове обогатилась за счет обмена имевшихся в музее дубликатов. В частности, так были приобретены Тульский метеорит, 16 американских метеоритов. В это же время Е.С. Федоровым и его помощником ассистентом кафедры химии А.Э. Купфером собрание музея было пересмотрено и приведено в соответствие с минералогической классификацией Грота, при этом оказалось, что часть минералов была определена неправильно. Было произведено новое определение с проведением химических анализов. Эти анализы, а также анализы вновь поступавших минералов выполнялись А.Э. Купфером и под его руководством студентами. При пересмотре минералогического раздела собрания Ауэрбаха А.С. Федоров и А.Э. Купфер отобрали экспонаты, из которых были составлены две интереснейшие коллекции: «ложных кристаллов» природных минералов (главным образом псевдоморфоз) и образцовых кристаллов природных минералов, в которой кристаллы были расположены в соответствии с кристаллографической классификацией по сингониям. Коллекция насчитывала 254 экспоната. Е.С. Федоров подчеркивал ее особую ценность и указывал, что эта коллекция может быть признана образцом по кристаллографии.
Е.С. Федоров стремился регулярно пополнять коллекцию недостающими и вновь открываемыми минералами, продолжая пополнять коллекцию вплоть до своего перехода в Петербургский горный институт, директором которого был избран в 1906 г. Несомненно, что минералы и горные породы, собранные в музее, послужили в какой-то мере материалом для составления разделов, посвященных описанию минералов и горных пород в «Основаниях петрографии» Е.С. Федорова и использовались им в качестве иллюстративного материала при чтении лекций для студентов академии.
К началу ХХ в. при Е.С. Федорове, минералогический кабинет ,располагавшийся в первые годы в одной комнате, занимал уже 300 кв. метров на втором этаже нынешнего 10-го корпуса.
Следующее значительное пополнение коллекции музея связано с именем профессора Я.В. Самойлова, который создал первый музей агрономических руд. Истории создания этого музея посвящена одна из последних статей замечательного ученого, организатора и педагога. Коллекция музея агроруд насчитывала более 5900 образцов, характеризовавших с исчерпывающей точностью фосфоритовые месторождения СССР (особенно европейской части страны) и ряд зарубежных. К началу первой мировой войны минералогический кабинет Петровской академии по-прежнему размещался на втором этаже главного корпуса, занимая четыре комнаты из шести в северном крыле (там, где сейчас располагается ректорат, кабинеты проректоров и УМО), занимая площадь около 180 кв. метров, а также одну комнату на первом этаже.
В предвоенные годы музей обогатился еще одной коллекцией агропромышленных руд, главным образом фосфоросодержащих бурых железняков и сопутствующих минералов, характеризующих Керченскую группу железорудных месторождений. Эта коллекция, собранная профессором Э.И. Кантором, состоит из 28 образцов.
Такова в общих чертах история возникновения и формирования геолого-минералогического музея в его нынешнем виде.
Несколько более подробно сведения о музее содержатся в статьях, публиковавшихся в «Известиях ТСХА» к 90 и 100-летнему юбилею кафедры. Однако данные о количестве экспонатов музея, приводимые в этих статьях неточны, а нередко и ошибочны, что выявляется при сравнении их с первоисточниками.