A História do Museu de Geociências da USP sempre caminhou lado a lado com o ensino das Ciências da Terra na Universidade de São Paulo. O Museu é resultado de um processo dinâmico de atividades de ensino e pesquisa na USP, por isso não possui uma data de fundação definida.
O acervo do atual museu é herdado de várias coleções didáticas da antiga Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da USP (FFCL), sendo a principal delas, o Museu de Mineralogia. A primeira coleção geológica da Universidade teve início com o curso de Ciências Naturais, em 1935, na FFCL – USP. Deve-se ao Prof. Ettore Onorato, mineralogista italiano, a organização da primeira coleção didática de minerais utilizada em aula, entre 1935 e 1938. Em 1939 o acervo foi enriquecido com amostras de rochas trazidas por outro professor italiano, o vulcanólogo Otorino de Fiore di Cropani. A partir de 1941 o curso mudou de nome, para História Natural, e as amostras trazidas das viagens de campo realizadas pelos primeiros alunos, viraram acervo para as coleções.
O Museu de Mineralogia foi instalado temporariamente, junto ao curso de Ciências Naturais, no prédio da Faculdade de Medicina da USP (1935-1937), passando depois a ocupar, até 1969, parte do Palacete Jorge Street, na Alameda Glete, bairro dos Campos Elíseos em São Paulo. Esse museu foi o núcleo principal do acervo mineral do Museu de Geociências e é formado pelas seguintes coleções: a aquisição da coleção de minerais do engenheiro do Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil, José Belmiro de Araújo Ferraz (1935); aquisição da coleção de minerais do bancário Luiz Paixão Silva de Araújo Costa (1954) e a coleção de gemas doadas por ocasião da criação do Instituto Brasileiro de Gemologia (1955).
O acervo do atual Museu de Geociências é resultado da união de várias coleções em vários períodos diferentes, destacando-se: o acervo do Museu de Mineralogia da FFCL, ; o acervo do Museu de Petrografia, que também funcionou até 1969 no edifício na Alameda Glete; a coleção do Departamento de Geologia e Paleontologia (DGP) e parte do acervo da coleção do Departamento de Química da FFCL. Após a mudança do curso de Geologia para a Cidade Universitária em 1969, o acervo do Museu de Mineralogia e das outras coleções foram encaixotados e ficaram armazenados até 1979 em um dos galpões do Instituto de Psicologia da USP, instalações provisórias do novo Instituto de Geociências (IG), criado em 1972 (conhecidos por “barracões”).
Com a criação do IG, o novo museu foi pensado para acompanhar as características do Instituto, e passou a se chamar Museu de Geociências, devendo incorporar não só coleções de minerais e rochas, mas também abranger outras áreas das Ciências da Terra, como Paleontologia, Sedimentologia, Meteorítica e Educação Ambiental.
Assim, em 1981 foi inaugurado o novo Museu de Geociências, ainda nas dependências provisórias. A partir de 1987 o museu passou a ocupar a área onde atualmente se encontra o auditório A5, no edifício da rua do Lago. Em 1991 foi inaugurado no espaço atual, e foi remodelado com auxílio da FAPESP entre 1999 e 2001.
Em 2017 o Museu incorporou definitivamente a Paleontologia com a exposição Fósseis do Araripe. A exposição, pensada inicialmente para ser de curta duração, permanece até os dias atuais por conta da enorme aceitação do público.
