El Museo Geológico y Minero de Santa Marta alberga una de las mayores colecciones de minerales del suroeste ibérica. Además cuenta con todo tipo de actividades relacionadas con la mineralogía y la minería que llaman la atención tanto de los expertos como de los profanos en estas materias, por la espectacularidad de algunas piezas.
Se trata de la colección sistemática más completa de rocas y minerales de todo el suroeste ibérico. Los fondos del museo ascienden a unos 4.000 minerales y rocas, aunque en la actualidad están expuestas unas 1.200 muestras. Destacan la colección de vanadinitas de Santa Marta (la mejor de Europa), las calderonitas (primer mineral descubierto en Extremadura por científicos españoles), topacios y aguamarinas del Valle de la Serena (calidad gema), casiteritas de Logrosán, piritas y magnetitas de Burguillos, cuarzos de Jerez de los Caballeros.
De España destacan las piritas de Navajún, los yesos de Fuentes de Ebro, cerusitas, celestinas, cuarzos, entre otras.
Mientras que, del resto del mundo, sobresalen xilópalos,turmalinas, esmeraldas, rubíes, etc.
La Junta de Extremadura cedió en custodia la colección de fósiles vegetales del Bosque Petrificado de Extremadura, excepcional colección por su importancia paleontológica.
También la Universidad de Extremaduradedió muestras de fósiles de la región. En la colección del MUGEMISA destaca un pedazo de un siderolito (meteorito), además de los trilobites de Marruecos, corales, ammonites, restos óseos de tiburón, peces fosilizados, hasta una hormiga en ámbar de
hace unos 40 millones de años.
Es otro de los atractivos del museo. Se trata de una de las colecciones de minerales fluorescentes más importantes de España, en la actualidad se puede ver un 30 % de la colección.
Junto a la recreación de una sección de mina con su vagoneta y minero incluidos, se puede observar una colección de lampistería y cascos mineros, así como un bastón de facultativo alemán de principios de siglo XX.
Es uno de los principales atractivos del museo, en este museo se pueden realizar tres talleres: bateo de oro y plata, paleontología y mineralogía; en el futuro está previsto hacer talleres de vulcanismo y tectónica. Dentro del taller de mineralogía hay un apartado para invidentes.