Геологический зал, посвященный геологическим особенностям региона, рассказывает об эпохах присутствия на территории области древних морей и их обитателях, о строении недр Ундоровских гор и уникальном, имеющем мировое значение, Городищенском разрезе. В витринах зала представлены минералы и горные породы, в том числе те, которым обязана происхождением Ундоровская минеральная вода. Зал рассказывает как об основных представителях ископаемой фауны – аммонитах и белемнитах, так и редких, таких как наутилусы, которые мигрировали в Русское море с древнего океана Тэтис. Отдельная часть зала представляет остатки недавно описанного нового представителя титанозавров, получившего название Волготитан симбирскиенсис.
