พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติธรณีวิทยาเฉลิมพระเกียรติ จังหวัดปทุมธานี ดำเนินงานโดยกรมทรัพยากรธรณี เป็น 1 ใน 12 โครงการ ตามแผนการจัดตั้งสถาบันศิลปวัฒนธรรมและวิทยาศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ  มีวัตถุประสงค์เพื่อถวายเป็นราชสักการะแด่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 9 เนื่องในมหามงคลวโรกาสที่ทรงครองสิริราชสมบัติครบ 50 ปี

เพื่อให้พิพิธภัณฑ์ดังกล่าวเป็นสถานที่อนุรักษ์ แหล่งข้อมูลอ้างอิง และตัวอย่างที่สำคัญทางธรณีวิทยา สำหรับประชาชนชาวไทยในการศึกษาค้นคว้าหาความรู้ในเรื่องของธรณีวิทยา อันมีบทบาทสำคัญต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์และการพัฒนาประเทศ

กรมทรัพยากรธรณี ได้ดำเนินการก่อสร้างอาคารพิพิธภัณฑ์ 4 ชั้นครึ่ง เนื้อที่ใช้สอยประมาณ 14,000 ตารางเมตร บนเนื้อที่ 5 ไร่ โดยอาคารพิพิธภัณฑ์ได้สร้างเสร็จเมื่อปี พ.ศ.2543 และจัดให้มีพิธีเปิดทดลองระบบพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติธรณีวิทยาเฉลิมพระเกียรติ จังหวัดปทุมธานี ในวันที่ 6 พฤษภาคม พ.ศ.2554 และเปิดให้บริการมาอย่างต่อเนื่อง

ภายในมีการจัดแสดงนิทรรศการ ดังนี้

ส่วนจัดแสดงนิทรรศการชั้น 1 

1. นิทรรศการเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และ ประวัติกรมทรัพยากรธรณี

2. ห้องนิทรรศการถาวร 1 ธรณีวิทยาทั่วไป

• ธรณีวิทยา คือ อะไร , กำเนิดโลก , ส่วนประกอบโลก , หินต่างๆ , วัฎจักรของหิน
• วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต , โครงสร้างทางธรณีวิทยา , กระบวนการทางธรณีวิทยา
• การเคลื่อนที่ของเปลือกโลก , การสำรวจธรณีวิทยาแบบต่างๆ , ธรณีวิทยาของประเทศไทย

ส่วนจัดแสดงนิทรรศการชั้น 2 ห้องนิทรรศการ 2 ธรณีวิทยาประเทศไทย

• Precambrian
• Recent หินยุคต่างๆ
• Model สถานที่ของหินยุคต่างๆ
• ซากดึกดำบรรพ์ของยุคต่างๆ
• ภาพดูราแทนแสดงสภาพแวดล้อมยุคต่างๆ
  
  

ส่วนจัดแสดงนิทรรศการชั้น 3

1. ห้องนิทรรศการ 3 ทรัพยากรธรณี

• กำเนิดแร่ , การตรวจวิจัยแร่ , คุณสมบัติทางกายภาพ , คุณสมบัติทางเคมี , คุณสมบัติทางแสงของแร่ , การจำแนกชนิดของแร่ , การทำเหมืองแร่และสิ่งแวดล้อม , การใช้ประโยชน์แร่

2. ห้องนิทรรศการ 5 ธรณีวิทยาประยุกต์

• การใช้ประโยชน์ข้อมูลและความรู้ธรณีวิทยา เขื่อน ถนน การก่อสร้างพื้นฐานอื่นๆ เช่น ทำเรือ สนามบิน แหล่งท่องเที่ยวทางธรณีวิทยาอันควรอนุรักษ์ การเลือกพื้นที่ฝังกลบขยะ
• ธรณีวิทยาพิบัติภัย แผ่นดินถล่ม แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด น้ำท่วม
• การวางแผนใช้ประโยชน์ที่ดิน

ส่วนจัดแสดงนิทรรศการชั้น 4 ห้องนิทรรศการ 4 ธรณีวิทยาประยุกต์

• เชื้อเพลิงธรรมชาติ น้ำบาดาล
• การสำรวจและขุดเจาะปิโตรเลียม
• ผลิตภัณฑ์จากปิโตรเลียม
• พลังงานทางเลือก
• ถ่านหิน
• การรักษาสภาพแวดล้อมจากท่อขนส่งเชื้อเพลิง
• น้ำบาดาลและการใช้ประโยชน์

นิทรรศการชั่วคราว: จัดแสดงนิทรรศการที่น่าสนใจหมุนเวียนไปตามหัวข้อที่กำหนด