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