Durch wissenschaftliche Grundlagenforschung wurde die Sammlung in der Folge laufend ergänzt. Nach dem Tod des Kaisers verfügte
Maria Theresia die Neuaufstellung der mittler- weile ins Staatseigentum übergebenen Sammlung in zwei neu erbauten Sälen vor
der Hofbibliothek am Augustinergang. 1836 begann Paul Maria Partsch aus diesen Beständen eine Geologisch-Paläontologische
Sammlung thematisch aufzubauen.
Mit der Eröffnung des k.k. Naturhistorischen Hofmuseums am 10. August 1889 gelangte die Sammlung als eigene Abteilung in den
durch Gottfried Semper und Carl von Hasenauer zwischen 1871 und 1881 errichteten Prunkbau an der Ringstraße.
Weltweit anerkannte Wissenschaftler wie Eduard Suess, Moriz Hörnes, Theodor Fuchs, Franz Wähner und Julius Pia waren an der
Geologisch-Paläontologischen Abteilung tätig.