Il Museo geologico “Gaetano Giorgio Gemellaro” costituisce una delle più prestigiose istituzioni museali della città e uno tra i musei geologici e paleontologici italiani. Fu istituito nel 1838 da Gemellaro, direttore del museo fino al 1904 che fu anche Magnifico Rettore dell’Università degli Studi di Palermo. 

Egli creò la prima collezione universitaria, ma ebbe una vera e propria sede solo nel 1911, nella sede del Gabinetto di Storia Naturale, presso la casa dei Padri Teatini in via Maqueda (oggi sede della Facoltà di Giurisprudenza). In seguito ai danni subiti prima durante il terremoto del 1941 e poi con i bombardamenti del 1943, che danneggiarono sia l'edificio che alcune collezioni, il museo venne infine chiuso nel 1965. Nel 1970 l'Istituto di Geologia viene trasferito nella attuale sede. 

La collezione è costituita da circa 600.000 esemplari. Il pianterreno ospita collezioni che illustrano la storia geologica della Sicilia: i reperti spaziano dal Permiano, con i resti di una scogliera corallina provenienti dalla Valle del Sosio,in provincia di Palermo, all'era mesozoica, con resti fossili tra cui spicca una ricca collezione di Ammoniti, all'era cenozoica, testimoniata tra l'altro da una collezione di denti di squalo di notevoli dimensioni, per arrivare al quaternario, con una collezione di fossili rappresentativi della fauna di Monte Pellegrino. 

Di notevole interesse sono, inoltre, la “sala dell’uomo”, dove sono ospitate le testimonianze della prima presenza umana in Sicilia ed in particolare i resti fossili di "Thea", una donna vissuta nel Paleolitico superiore, il cui scheletro fu rinvenuto nella Grotta di San Teodoro, in provincia di Messina; la “sala dei cristalli” dove sono raccolti numerosi esemplari di cristalli di calcite, aragonite, celestina, gesso, salgemma e zolfo e la “sala degli elefanti” dove si possono ammirare numerosi reperti relativi agli elefanti nani che popolarono la Sicilia durante il Pleistocene medio-superiore, tra cui un esemplare completo di Elephas mnaidriensis.