Первое наполнение коллекций для будущего музея относится к концу XVIII века. Оно произошло в недрах Казанской гимназии, на базе которой был открыт Казанский университет.

В 1798 году в Казань была доставлена коллекция минералов из личного собрания князя Потемкина-Таврического. Первоначально эта коллекция предназначалась для задуманного Екатериной II университета в Екатеринославле, но по указу Павла I она вместе с библиотекой поступила в Казанскую гимназию. В 1804 году, при открытии университета, эта коллекция и разрозненные палеонтологические находки из числа "натуральных вещей" гимназии легли в основу музея, состоявшего тогда из Минерального Кабинета и Кабинета естественной или натуральной истории.

По инициативе попечителя Казанского учебного округа С.Я.Румовского Совет университета обратился в 1805 году к преподавателям подведомственных училищ с просьбой, "чтобы они сколько возможно собирали редкости из всех трех царств природы". Раньше всех откликнулся пермский краевед Никита Попов, приславший коллекцию горных пород и минералов с Урала.

В первой половине XIX столетия в музей поступили крупное собрание минералов адъюнкта университета А.И.Лобачевского из его экспедиции по Сибири 1819 года и коллекция редких по красоте и размерам раковин южных морей, привезенная профессором И.М.Симоновым из первой русской кругосветной Антарктической экспедиции 1818-21 гг.

Позже И.М.Симонов вместе с А.Я.Купфером с целью приобретения коллекций для музея побывали в Германии, Австрии и Италии. В последней они приобрели у профессора Кавелли из Неаполя ценную коллекцию вулканических пород и минералов.

В течение многих лет попечитель университета М.Н.Мусин-Пушкин приобретал на Екатеринбургской гранильной фабрике шлифованные уральские порфириты и яшмы.

В музей поступали также ценные камни от ведомств и отдельных людей, занимавшихся горным промыслом: от начальника Пермских горных заводов Нестеревского, начальника Кукшинских заводов в Новороссийском крае генерал-майора Фелкнера Первого... В 1838 году М.Н.Мусин-Пушкин передал в музей горные породы и минералы, собранные на медных рудниках Анатолием Николаевичем Демидовым.