Il Museo è collocato nel Palazzo Brancaleoni (XIII sec.). E' diviso in cinque sezioni. La prima e più grande è quella geopaleontologica con oltre diecimila fossili dell' Era Neozoica, Cenozoica e Mesozoica, rinvenuti nel Massiccio del Monte Nerone ed in località limitrofe.

Le collezioni di fossili giurassici del Monte Nerone, antiche 180 milioni di anni, sono presentate e inquadrate nella successione cronostratigrafica.

Per facilitare inoltre la lettura del territorio compreso tra le valli dei fiumi Bosso e Candigliano, è stato realizzato un diorama con plastico territoriale integrativo sul quale vengono messe in relazione le località a maggiore vocazione geoturistica con le collezioni museali.

La seconda sezione con i suoi oltre cento reperti è stata dedicata all'ornitologia locale con la vetrina dei rapaci, dove domina l'aquila reale. Un'altra sezione interessante è quella relativa alla numismatica con oltre mille pezzi donati dalla Fondazione Monassi. Recentemente è stata inaugurata la sezione speleologica costituita da tre sale. In particolare, nell'ultima sala è stato ricostruito un esemplare di Ursus spelaeus vissuto 350 mila anni fa sul Monte Nerone e scomparso definitivamente 12 mila anni fa.

Attualmente è in allestimento la sezione archeologica con interessanti reperti dell'età del bronzo, reperti gallici e romani, rinvenuti tutti nelle zone circostanti a Piobbico.