La raccolta di minerali iniziò a formarsi nel 1844, quando Leopoldo Pilla portò da Napoli la collezione vesuviana, e si ampliò notevolmente tra la fine del 1800 e l’inizio del 1900 con il contributo di Antonio D’Achiardi e del figlio Giovanni. La galleria dei minerali fu aperta al pubblico nel 1994, riprogettata nel 2002, a seguito dell’acquisizione delle collezioni Cerpelli e D’Amore, e nuovamente riallestita nel 2014 con l’inclusione di nuove collezioni.

La parte iniziale della galleria è dedicata all’origine del sistema solare e alla collezione storica di meteoriti e include il più grande meteorite italiano tuttora conservato: l’ottaedrite di Bagnone (Massa Carrara) dal peso di 48 chilogrammi.

La parte centrale della galleria è dedicata alla collezione mineralogica della Toscana ed è introdotta da un grande pannello rappresentante la diversità litologica del territorio toscano e da un plastico della regione marmifera carrarese realizzato nel 1906 sulla base degli studi geologici condotti da Domenico Zaccagna, La collezione toscana conta oltre 400 campioni in gran parte provenienti dalle Alpi Apuane e dall’isola d’Elba. Tra questi meritano particolare attenzione gli enormi cristalli di geocronite di Valdicastello (Pietrasanta, Lucca); le pegmatiti di San Piero in Campo (isola d’Elba) tra cui un enorme esemplare con oltre trenta cristalli di tormalina; la collezione Del Taglia con 180 campioni di minerali del marmo delle Alpi Apuane; i minerali delle miniere di ferro dell’Elba e le splendide cristallizzazioni geodiche provenienti da Bottino (Stazzema, Lucca) della collezione Cerpelli.

Nella galleria è presente anche un’ampia sezione sistematica e un laboratorio dedicato alle proprietà dei minerali.

In fondo alla galleria sono ancora presenti i campioni più rappresentativi della donazione D’Amore tra cui i grandi geodi di quarzo ametista del Brasile e i cristalli di celestina del Madagascar.