Το γεωλογικό τμήμα είναι από τα νεώτερα του Μουσείου. Στελεχώνεται από τρεις επιστήμονες και δραστηριοποιείται στη μελέτη και προβολή της γεω-ποικιλότητας της ευρύτερης περιοχής της ανατολικής Μεσογείου με έμφαση στο Αιγαίο και την Κρήτη. Οι κύριοι τομείς δραστηριότητας είναι τα ιδιαίτερα γεωλογικά χαρακτηριστικά της περιοχής, η τεκτονική, η διαμόρφωση του αναγλύφου και η εμφάνιση της ζωής. Το επιστημονικό προσωπικό του τμήματος συμμετέχει και εκπονεί μελέτες και διαχειριστικά σχέδια στοχεύοντας στην ανάδειξη του ρόλου του γεωλογικού υποβάθρου στη δημιουργία του φυσικού περιβάλλοντος και στην παρουσία της ζωής. Επίσης, συνεργάζεται με διεθνείς και τοπικούς ερευνητικούς φορείς και ιδρύματα για την εκπόνηση βασικών γεωλογικών μελετών. Παράλληλα, υποστηρίζει όλες τις εκπαιδευτικές, μουσειακές και άλλες δραστηριότητες του Μ.Φ.Ι.Κ. και του Πανεπιστημίου Κρήτης.