La mayor parte de la colección de Sistemática Mineral se expone a lo largo de 21 vitrinas situadas perimetralmente en la planta baja del museo. En ellas se exponen aproximadamente 2200 ejemplares tanto españoles como extranjeros. Salvo contadas excepciones, se ordenan sistemáticamente por sus afinidades químicas y estructurales, siguiendo la clasificación de H. Strunz. Para completar el conjunto, la colección cuenta también con dos vitrinas monográficas, una con minerales radiactivos y otra con materiales naturales de origen orgánico.

Al ser una colección de sistemática mineral, en la selección de ejemplares prevalecen criterios como, nueva especie mineral en el museo, perfección morfológica, representatividad de yacimientos o singularidad, entre otros.

Se exponen ejemplares emblemáticos como por ejemplo la macla cíclica de rutilo de Georgia (EE.UU), cerusita de Tsumeb (Namibia) o grandes pepitas de oro españolas.

Algunas muestras excepcionales se encuentran individualizadas en otras vitrinas también en la planta baja de la sala principal. Tal es el caso, por ejemplo, de una esfalerita de la Mina Las Mánforas, Áliva (Cantabria, España), un gran cristal de microclina (amazonita) de Mina Gerais (Brasil) o de una turquesa de grandes dimensiones de Hubei (China).