Die petrographische Sammlung umfasst ca. 2000 Objekte. Dazu zählen sedimentäre, magmatische und metamorphe Gesteine der verschiedenen geologischen Systeme Ostthüringens aber auch darüber hinaus. Als Kostbarkeit der Sammlung ist das drittgrößte erhaltene Teilstück (397,46 Gramm) des am 13.Oktober 1819 bei Pohlitz (Bad Köstritz) nördlich von Gera niedergegangenen Steinmeteoriten (Chondrit L5) mit einem Gesamtgewicht von ca. 3,5 kg zu nennen. Die sehr bildhaften „Ohrenzeugenberichte“ über den Meteoritenfall erregten erhebliches Interesse – auch bei Johann Wolfgang von Goethe (1749 - 1832). Das Stück wurde deshalb in zahlreiche Teilstücke zerlegt, die heute in Sammlungen in Europa, Russland, Indien und in den USA aufbewahrt werden.

Außergewöhnliche Stücke sind außerdem einige großformatige Gesteinstransfere wie vom unteren Graptolithenschiefer des Weinbergbruchs in Hohenleuben und ein Abguss in Originalgröße der „Steinernen Rose“ von Saalburg.