Ähnlich wie die Staatlichen Kunstsammlungen geht auch das Museum für Mineralogie und Geologie Dresden ursprünglich auf die Kunstkammer im Dresdner Residenzschloss zurück, eine 1560 von Kurfürst August eingerichtete universale Schatzkammer. Bereits 1587 wurden erste mineralogische Sammlungsobjekte in einer Inventarliste erwähnt. Im Jahr 1728 ließ Kurfürst Friedrich August I. von Sachsen die Naturaliensammlung aus der kurfürstlichen Kunstkammer ausgliedern und als Mineralien- und Naturalienkabinett im Dresdner Zwinger einrichten, was als Gründung eines Naturhistorischen Museums gewertet werden kann. Im Jahre 1857 spaltete sich das Mineralogische Kabinett vom Königlichen Naturhistorischen Museum ab. Unter dem neuen Namen Königliches Mineralogisches Museum und unter der Leitung von Hanns Bruno Geinitz und später Ernst Kalkowsky entwickelte es sich im ausgehenden 19. und beginnenden 20. Jahrhundert zu einer anerkannten Forschungsstätte. Im Jahre 1874 bildete sich im Museum eine prähistorische Abteilung heraus und das Museum hieß fortan Königlich Mineralogisch-Geologisches und Prähistorisches Museum, bevor es in der Zeit der Weimarer Republik als Museum für Mineralogie, Geologie und Vorgeschichte geführt wurde. Das Museum behielt selbst nach 1937 seine Ausstellungsräume im Zwinger bei und erhielt im gleichen Jahr seinen heutigen Namen, da sich das Landesmuseum für Vorgeschichte Dresden abgespaltete. Die Ausstellungsflächen gingen jedoch ebenso wie viele -objekte durch die Luftangriffe auf Dresden 1945 verloren. Andere Sammelstücke waren zuvor ausgelagert worden und überdauerten dadurch den Zweiten Weltkrieg. Nach Kriegsende bezog das Museum im Jahre 1957 ins Ständehaus. Die Interimsnutzung des Ständehauses kam erst im Februar 1999 mit dem endgültigen Umzug in das neue Klotzscher Depotgebäude zum Abschluss. Im Jahr 1999 vereinigten sich die beiden Forschungsmuseen, das Museum für Tierkunde und das Museum für Mineralogie und Geologie, unter dem Dach der Staatlichen Naturhistorischen Sammlungen Dresden. Zum 1. Januar 2009 wurden diese mit dem Forschungsinstitut und Naturmuseum Senckenberg in Frankfurt am Main sowie dem Staatlichen Naturkundemuseum Görlitz fusioniert.