截至2013年底，国家实物地质资料馆共收藏有357份实物地质资料，主要包括475个钻孔的239410.64米岩心、9005袋岩屑、14923 块标本、39039件光（薄）片、290件样品和105个典型矿山的194块大型矿石标本。这些实物地质资料主要是：全国276个典型矿山的岩心、标本，98幅1：25万青藏高原区域地质调查标本、薄片，江苏东海大陆科钻一井岩心、岩屑，8个“金钉子”剖面的标本和柱状样，以及40个重点煤矿区的106件样品。初步形成了以典型矿山岩心和区调标本为主体、以大陆科钻岩心、岩屑和“金钉子”标本等为精品的国家实物库藏体系。馆藏资源构成分别如图3.3至图3.5所示。
图3.3 国家实物地质资料馆馆藏资源构成（按地质工作类型分类）
图3.4 国家实物地质资料馆馆藏资源构成（按矿种分类）
图3.5 国家实物地质资料馆馆藏资源构成（按重要成矿区带分类）
2011年国家实物地质资料馆建成大型标本园，用于展示大型矿石标本。截至2013年共展示了采自全国26个省（区、市）的99个矿山的152件大型矿石标本。矿种包括有色金属、黑色金属、贵重金属、稀有金属和非金属。实物地质资料标本园作为地质科研与科普教学基地，成为专业技术人员、高校师生、社会公众了解我国各类矿石特点与矿产资源情况、增强矿产资源知识、提高资源保护意识的重要途径。