Il Dipartimento di Scienze della Terra possiede ed espone in forma museale diverse collezioni di rocce, minerali, fossili e strumenti scientifici di significato storico.

Il Museo delle collezioni mineralogiche, gemmologiche, petrografiche e giacimentologiche ha sede in Via Botticelli 23, 20133 Milano. Le collezioni del Museo comprendono campioni custoditi in appositi archivi e campioni esposti in vetrine. Il Museo espone anche altro materiale museale-didattico costituito da strutture atomiche di minerali e modelli di poliedri cristallini oltre a diversi strumenti scientifici di interesse storico, un pregevole patrimonio librario di antiquariato, carte geologiche e tabelloni didattici d'epoca.

Le collezioni paleontologiche e sedimentologiche sono ospitate in via Mangiagalli 34.
Le collezioni paleontologiche del Dipartimento di Scienze della Terra “A. Desio”  sono nate dalla raccolta effettuata, nel corso degli anni, durante lo svolgimento di attività di ricerca sia in Italia che all'estero. Tali collezioni sono in continuo incremento con l'avanzamento degli studi. Le collezioni rappresentano un punto di riferimento per specialisti in campo nazionale ed internazionale che effettuano visite di studio per revisioni e confronti, ed un fondamentale supporto all’attività didattica, non solo per i corsi di laurea ma anche nell’ambito delle attività di propaganda dell'Università. Il patrimonio paleontologico del Dipartimento (conservato in massima parte in via Mangiagalli 34) consiste in una collezione di circa 10000 reperti descritti e pubblicati, una collezione di micropaleontologia (foraminiferi, nannofossili, ostracodi, alghe calcaree, microfacies fossilifere); una collezione di confronto (circa 2000 esemplari) non pubblicati, ma di interesse scientifico ed una  collezione di calchi, che raggruppa calchi di tipi di specie conservati presso altre istituzioni italiane e straniere (circa 800 esemplari). A queste si deve aggiungere la collezione didattica (centinaia di esemplari soggetti a rinnovo continuo a causa dell'uso) di supporto alle lezioni e alle esercitazioni dei corsi di laurea, disponibili nell’aula Stoppani del primo piano, sia in esposizione che nelle cassettiere.

Le collezioni sedimentologiche comprendono oltre 2500 campioni ad uso didattico, sia per le esercitazioni in aula sia per lo studio libero degli Studenti di Scienze Geologiche e Naturali. I campioni sono conservati presso l'aula C della sede di via Botticelli 23. Oltre 250 campioni che presentano i principali caratteri sedimentologici delle rocce sedimentarie, sono esposti in vetrine presso un'aula dedicata allo studio, al primo piano della sede di via Mangiagalli 34.

Il Museo di Strumenti Geofisici è ospitato nella sede di via Cicognara 7 in apposite vetrine ed è visitabile online, in forma virtuale, in queste pagine. Si tratta di una raccolta di strumenti storici in uso nel secolo scorso per le ricerche geofisiche del Dipartimento (prospezione del sottosuolo con metodi geoelettrici e sismici, studi di geomagnetismo).