Расположен в историческом центре Санкт-Петербурга в здании, построенном по проекту А.Н. Воронихина в 1811 году в стиле «русский ампир».

В 1821-24 гг., во время масштабных работ по перестройке Горного института под наблюдением архитектора А.И. Постникова, интерьеры большинства залов музея получили новое архитектурное оформление в стиле ампир.

Особое великолепие Колонному залу придал плафон, выполненный крупнейшим художником-монументалистом первой половины XIX в. Дж. Б. Скотти, с аллегорическими изображениями трех главных сюжетов: Екатерина II – основательница Горного училища – внушает питомцам покорность государю и «поощряет их к трудам и к приобретению сведений в науках, преподаваемых в сем заведении»; в центральном – Петр Великий, основатель горного дела России, взирающий с довольным видом на успехи и цветущее состояние оного» и Россия в виде «добродетели приходит к подножию храма славы сынов отечества, изъявляющих свою признательность за благодеяния и преимущества, дарованные императором Александром I Горному корпусу».

Для обновленных музейных залов была изготовлена музейная экспозиционная мебель, оформленная в едином стиле с архитектурным оформлением залов. Несколько выставочных витрин, изготовленные придворным мебельным мастером Кристианом Мейером, принадлежали самой Екатерине II и предназначались для хранения и экспонирования личной коллекции минералов императрицы. В 1816 г. переданные вместе с ее личной коллекцией минералов в музей Горного корпуса.

Богатство уникального собрания музея описал в 1821 г. в Отечественных записках П. Свиньин: «<…>весь минеральный кабинет еще размещался в Колонном зале, который приобрел уже новую отделку. На всех шкафах сверху стояли бюсты философов и знаменитых ученых древностей, на самих шкафах золотыми буквами указано название минерального вида в нем помещенного. Самые редкие, необычные и большого размера образцы были размещены на окнах под специальными стеклянными колпаками. Между колоннами на специальных постаментах были установлены гигантские экспонаты. В центре зала выставлены физические инструменты. Минеральный кабинет Горного корпуса имел в 1820е гг. огромную глыбу уральского малахита, самородок меди более 100 кг весом – самый крупный в России того времени, крупные друзы самородной серы, огромный кристалл кварца 500 кг, самородное серебро и золото, образцы флюорита, пирита и др.».

По свидетельству современников, в первой четверти XIX в. музей Горного кадетского корпуса был одним из самых крупных в Санкт-Петербурге. По повелению императора Николая I, с 1825 г. здесь хранились все самородки драгоценных металлов Санкт-Петербургского монетного двора, которые экспонировали в специальных чугунных сейфах. Особую часть представляло собрание моделей техники, применяемой в начале XIX в. в горном деле. В 1828 г. окончательно были оформлены экспозиции Русского топографического собрания (современный Малахитовый зал), куда из старого минерального кабинета (Колонного зала) перенесли самые крупные экспонаты.

Наибольшее внимание в период с 1830-х по 1866 г. уделялось развитию палеонтологических и геологических коллекций. В предыдущий период они оставались в тени минералогического и модельного собраний, но в 1834 г., с приходом к руководству Института корпуса горных инженеров К.В. Чевкина, ситуация постепенно стала меняться.

Ранний советский период отмечен пополнением фондов музея в основном за счет национализированного имущества покинутых особняков, дворцов и предприятий. Сюда следует причислить коллекции знаменитого художника и коллекционера А.К. Денисова- Уральского - около 10 000 образцов, коллекционный и промышленный материал камнесамоцветного сырья из бывших складов уральских горнозаводчиков Демидовых — около 40 пудов малахита и магнетита, минералогическая коллекция Э.А. Купффера.

В музее были созданы новые тематические экспозиции: космогония, петрография и полезные ископаемые. Декоративные предметы и ограненные камни, а также необработанные минералы ювелирного качества были объединены в новый отдел «Прикладная минералогия». Минералогическое собрание пополнилось образцами синтетических минералов.

В годы Великой Отечественной войны музей вынужден был наиболее ценные экспонаты, хранившиеся в сейфах отдела минералогии: алмазы, самородки золота, платины и др. - эвакуировать на временное хранение в Свердловск. Часть коллекционного материала была упакована и помещена в подвалы Горного института. Основная же часть экспозиции оставалась на своих местах в залах музея. Особых повреждений коллекция не претерпела. Наибольшие разрушения оказались в Колонном зале, где прямым попаданием снаряда были разрушены крыша, перекрытия и потолок.

В 1948 году - год 175-летия Горного института - экспозиции отделов были практически восстановлены, наладились учебные и научно-методические работы. Горный университет и музей по Указу Президента РФ от 30 июля 1996 г. включены в Государственный свод особо ценных объектов культурного наследия народов Российской Федерации, а коллекции входят в состав Музейного фонда России.