Přírodovědné sbírky muzea obsahují zejména horniny, minerály a jiné geologické zajímavosti regionu Novopacka. Základ sbírek tvoří minerály a zkameněliny podkrkonošské pánve prvohorního stáří. Menší podíl tvoří předměty z jiných geologických jednotek. Sbírky se tak dají rozdělit na mineralogickou a paleontologickou část.
Mineralogické sbírky představují soubor několika tisíc položek. Jedná se zejména o minerály pocházející z místních vyvřelých permokarbonských hornin melyfyrů. Mezi těmito minerály převažují tzv. polodrahokamy – různě zbarvené a krystalované modifikace křemene. Jsou to acháty, jaspisy, karneoly, záhnědy, ametysty, křišťály a jiné.
Paleontologickým sbírkám novopackého muzea dominují zkřemenělá permokarbonská dřeva, jejichž nálezy jsou ve zdejší oblasti velice časté. Několik různých typů dřev odpovídá různým druhům rostlin a bohatost fosilního záznamu nám umožňuje rekonstruovat složení zdejší pravěké flóry. Velmi hojné jsou nálezy kmenů či stonků stromovitých přesliček (Arthropitys), stromovitých kapradin (Psaronius) a primitivních jehličnanů a kordaitů (Dadoxylon). Méně často se objevují stonky kapraďosemenných rostlin (Medullosa). Kromě těchto unikátních trojrozměrných fosílií jsou v našich sbírkách zastoupeny zkameněliny olistění a jiných vegetativních rostlinných orgánů. Prvohorní faunu reprezentují ve sbírkách zejména trnoploutvé ryby (Paramblypterus, Amblypterus), hmyz, koprolity a stopy obojživelníků. Z mladších období křídy je zde několik nálezů flóry a mořské fauny a z nejmladších geologických dob části koster mamutů.