Коллекция музея "Самоцветы" состоит из нескольких тематических разделов-экспозиций:
- Декоративные коллекционные минералы России и стран ближнего зарубежья (Зал 1 и Галерея).
- Ювелирно-поделочные камни России и стран ближнего зарубежья, изделия из ювелирно-поделочных камней (Зал 2).
- Люминисцентные минералы (Зал 2).
- Экспозиция "Кварц и его разновидности" (состоит из двух частей в залах 2 и 4).
-
Экспозиция "Минералы, ковавшие победу", посвященная 75-ти летию победы в Великой Отечественной войне (Зал 2)
- Ювелирные камни и огранки из ювелирных камней (Зал 3).
- Коллекция малой полилитной скульптуры из камня (Зал 3).
- Продукты синтеза и подделки под натуральные камни (Зал 3).
- Метеориты и камни, побывавшие в космосе (Зал 3).
- Минералы, открытые на территории России (Зал 3).
- Декоративно-облицовочные камни (Зал 4).
- Коллекция ископаемого перламутра (аммолита) с разных месторождений мира (Зал 4).
- Палеонтологическая коллекция (Зал 5).
- Коллекция импактных пород Попигайской астроблемы.
- Современные морские обитатели (моллюски и кишечнополостные) Тихого и Индийского океанов.