安徽省地质博物馆常设展由6个展厅组成，包括序厅、地球厅、生命演化厅、恐龙厅、资源环境厅、矿物岩石厅。
序厅以「宇宙——人类的向往」为主题，介绍有关天体宇宙的科学知识，探讨地球、人与宇宙的关系。序厅中陈列了目前国内最大的天然水晶球，直径长1.61米，重达5.7吨。
地球厅以「地球——生命的摇篮」为主题，展示地球的形成、构造和演化过程，揭示地球在形成和发展过程中与生命起源及演化之间的关系，模拟火山喷发、土壤风化等现象。
生命演化厅的主题是「生命之旅」，包括6个主题展区，如前寒武展区、古生代展区、中生代展区、新生代展区等，展出贵州鱼龙、无齿翼龙、淮南生物群山旺动物群、巢湖鱼龙动物群等化石标本。
恐龙厅分专题展区介绍恐龙的生存、进化、演变、灭绝的历史，互动区设有与各类恐龙比身高、体重、速度等展项，参观者可触摸恐龙大腿骨、恐龙蛋、恐龙足印等展品，还能进入模拟的恐龙发掘和装架现场，零距离接触恐龙。
资源环境厅围绕安徽的国土资源和地质环境进行展示，呈现土地资源、矿产资源、水资源及测绘成果等，介绍部分地质遗迹与地质灾害。
矿物岩石厅主要展示自然形成的各种矿物岩石，分为观赏石和宝玉石两个展区，从矿物岩石的分类、物质组成、结构与构造等方面，带领人们认识它们。
部分展品
勃朗克菊石，产地：加拿大
紫色萤石
菱锰矿，钟乳状与切片，产地：阿根廷
贵州鱼龙
中国龙龟
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