Das Geologische Museum befindet sich im zweiten Stock eines ehemaligen Tertiärklosters im Stadtteil Bairro Alto. Es wird manchmal als "Museum im Museum" bezeichnet, da sich seine Ausstellung und Ausstattung seit seiner Gründung Mitte des 19. Jahrhunderts nicht geändert hat. Es zeigt Exemplare von Mineralien und Fossilien, die oft mehrere Millionen Jahre alt sind.
Das Museum wurde 1857 gegründet. Ein großer Teil seiner Sammlung besteht aus den Pionieren der portugiesischen Geologie, Carlos Ribeiro, Nera Delgado, Pereira da Costa und Paul Choffat. Die Dauerausstellung umfasst vier Klosterräume. Sie sind mit Holzschränken aus dem 19. Jahrhundert gefüllt. Sie können Exemplare von Mineralien aus der ganzen Welt sowie versteinerte Formen des alten Lebens wie Meerestiere, Schnecken, Muscheln oder in Bernstein eingebettete Insekten sehen. Es gibt auch Knochen von Dinosauriern und fossilen Tieren, die bei Ausgrabungen in Portugal entdeckt wurden.