Il nucleo originario delle collezioni del Museo deriva dall'attività del Gruppo Geo-paleontologico Empolese. Alla fine degli anni Ottanta, vista l'ingente quantità di materiali raccolti e la mancanza di strutture adeguate per la conservazione e la didattica, il Comune di Empoli decise l'istituzione del Museo Civico, con sede nel Palazzo Ghibellino, affidandone la gestione all'Associazione GeA.

Il Museo conserva fossili e rocce che documentano la storia della Terra. Il nucleo più consistente della raccolta è costituito da reperti fossili provenienti da località toscane con affioramenti sedimentari mesozoici e cenozoici. Di particolare interesse le malacofaune rinvenute nei depositi pliocenici affioranti nei bacini dei fiumi Arno, Cecina e Ombrone. Sono inoltre esposti vari modelli e un diorama a grandezza naturale con la ricostruzione di una scena di lotta tra due dinosauri.

L'Associazione GeA propone, per scuole e gruppi organizzati, visite guidate, incontri didattici in ambienti di interesse geo-paleontologico e naturalistico (ex Cava di Spicchio e Arno Vecchio) e corsi di educazione ambientale, integrati da attività pratiche presso il laboratorio annesso al Museo.