В отличие от древних возрожденных гор молодой складчатый комплекс Кавказа минералогически относительно беден. К обычным для его территории минералам, включенным в экспозицию, относятся кальцит, гипс, барит, эпидот, актинолит, лимонит, кварц, халцедон, опал. Из магматических пород характерны гранитоиды и вулканиты – андезиты, дациты, туфы, пемзы, стекла. В осадочных комплексах, формировавшихся в основном в мезозое и кайнозое, распространены известняки, разнообразные обломочные породы, реже бурые угли.

В ядре мегаантиклинория Большого Кавказа на земную поверхность выведен горст протерозойских и палеозойских метаморфических пород, из которых экспонируются гнейс, слюдяной сланец, филлит, мрамор.

Полезные ископаемые представлены: рудами меди (Уруп), свинца, цинка (Эльбрусское и Садонское месторождения), молибдена, вольфрама (Тырныауз), а также углем (Карачаевск) и разнообразными цветными и строительными камнями – мраморами, вулканическими туфами, халцедоном, гипсом, змеевиком. Из них широкую известность получили розовые туфы из Армении, используемые как облицовочные камни.