Թանգարանը հիմնադրվել է 1937թ. ականավոր երկրաբան, գիտության վաստակավոր գործիչ, պրոֆ. Հ. Կարապետյանի նախաձեռնությամբ և անմիջական ղեկավարությամբ: Թանգարանի առաջին ցուցադրումը կազմակերպվել է նրա հարուստ հավաքածուի հիման վրա և հետագայում համալրվել հիմնականում Հայաստանի երկրաբանների ցուցանմուշներով: Հ.Կարապետյանի մահից հետո (1943թ.) թանգարանին 1944թ. շնորհվեց նրա անունը:

Թանգարանի 11000 նմուշներից ցուցադրական ֆոնդը կազմում է շուրջ 2700 նմուշ, որոնք բաշխված են 6 բաժիններում՝

- Հնէաբանության

- Հրաբխականության

- Հանքաբանության

- Օգտակար հանածոների

- Ապարաբանության

- Հանքային ջրերի

Թանգարանում ստեղծվել է «Բնագետ» էկոակումբը, որի տարբեր տարիքային խմբերում երեխաները ծանոթանում են Հայաստանի երկրաբանությանն ու առկա էկոլոգիական հիմնախնդիրներին: Թանգարանը կազմակերպում է բաց դասեր, ուսումնական արշավներ, էքսկուրսիաներ՝ Կրթության և գիտության նախարարության կողմից առաջադրվող մրցույթների շրջանակներում: