L'Istituto di Mineralogia, Geologia e Paleontologia di Giovanni Michelucci, giovane architetto fiorentino, fu previsto fin dall'inizio come fondale dell'asse trasversale principale (transetto di sinistra) dell'intero assetto planimetrico le cui dimensioni, già prima della sua realizzazione fu paragonato a quelle della romana piazza Navona. Il progetto iniziale più basso e con forme più imponenti viene ben descritto da Renato Pacini nel 1933 come il "severo edificio della Mineralogia in cui l'architetto Michelucci ha saputo ritrovare la classica linea delle imponenti costruzioni della romanità". La morfologia del corpo di fabbrica della facciata, decisamente monumentale e dalle geometrie semplici e composte, non prevedeva l'ultimo livello illuminato dalla fila di finestre rettangolari, che venne aggiunto nella versione finale poi realizzata. Nonostante le forti diversità nell'impianto planimetrico come nelle dimensioni, sia nei materiali che nella composizione del prospetto (definito da grandi asole verticali e pause di masse murarie, ricoperto in travertino), l'architettura di Michelucci sembra dialogare anche formalmente con quella dell'Istituto di Matematica nel reciproco ruolo di terminali laterali del transetto dell’impianto generale.
Un'autentica architettura di 'pacato razionalismo romano' ideata per le scienze dure, in linea con quella "modernità serena e solida" auspicata dallo stesso Piacentini nella lettera inviata ai progettisti; opera di uno dei maggiori protagonisti emergenti nel dibattito dell'architettura italiana del ventesimo secolo, profondo conoscitore delle avanguardie ma attento al recupero di una tradizione ideale.