Oulun yliopiston geologisen museon tehtävänä on maa- ja kallioperää koskevan näyteaineiston kerääminen ja museokuntoon saattaminen opetusta, tutkimusta ja yleisiä sivistystarpeita varten. Kortistoitujen näytteiden määra oli vuoden 2001 lopussa 12296, joista näytteille oli asetettu n. 2700. Alueellisesti näytemateriaali painottuu Suomeen ja Fennoskandiaan, joskin erityisesti kivilaji- ja mineraalikokoelmissa on näytteitä kaikista maanosista.

Systematiikka on leimaa antavaa kokoelmien rakenteelle, jotta opetusta ja tutkimusta voitaisiin palvella tehokkaasti. Systemaatisessa mineraalikokoelmassa ovat esillä yleisimmät mineraalit kidekemiallisen luokituksen mukaisesti ryhmiteltyinä. Systemaattisissa kokoelmissa kivilajit ja malmit on puolestaan ryhmitelty niitä tuottavien geologisten prosessien perusteella. Korukivikokoelman muodostaa rovasti Lauri Lehtolan arvokas 600 näytteen lahjoitus. Rakennuskivikokoelmassa on esillä kotimaisia rakennuskiviä ja kaivoskokoelmassa havainnollistetaan kuvin ja näyttein louhinnan kohteina olleita malmejamme.

Alueelliset kallioperäkokoelmat antavat seikkaperäisen kuvan kallioperämme kivilajikoostumuksesta ja ovat tieteellisessä mielessä arvokkain osa museota. Maaperägeologiset kokoelmat esittelevät kiinteää kallioperäämme verhoavia, pääosin viime jääkauden synnyttämia maalajeja. Museon erikoisuutena ovat lakkafilmitekniikalla valmistetut maalajirakennetaulut. Museon seiniä kiertävät kuvataulut havainnollistavat maapalloa muovaavia prosesseja maapallon synnysta nykyaikaan. Ne kertovat myös maapallon energiavaroista, Lapin kullan geologiasta jne.

Museossa olevan mikroskoopin avulla on lisäksi mahdollista katsella eri kivilajeista sekä historiallisten kerrostumien ajoituksessa apuna käytettävistä piikuorisista levistä tehtyjä preparaatteja.