กรมทรัพยากรธรณี เป็นหน่วยงานแรกของประเทศไทยที่มีการทำงานและการศึกษาด้านธรณีวิทยา พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 5 ได้มีพระบรมราชโองการ โปรดเกล้าโปรดกระหม่อม ให้ประกาศตั้ง กรมราชโลหกิจและภูมิวิทยา ขึ้นในกระทรวงเกษตราธิการ เมื่อวันที่ 1 มกราคม ร.ศ. 110 (พ.ศ. 2434) นับจนถึงขณะนี้ เป็นเวลา 115 ปีแล้ว และต่อมาได้ย้ายสังกัดไปขึ้นกับกระทรวงต่าง ๆ ตามยุคสมัย 6 กระทรวง คือ กระทรวงเกษตราธิราช กระทรวงมหาดไทย กระทรวงพระคลังมหาสมบัติ กระทรวงเศรษฐการ กระทรวงอุตสาหกรรม และกระทรวงพัฒนาการแห่งชาติ โดย ได้เปลี่ยนชื่อเป็น กรมทรัพยากรธรณี เมื่อครั้งสังกัด กระทรวงพัฒนาการแห่งชาติ ภายหลังจากการปฏิรูประบบราชการเมื่อวันที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2545 กรมทรัพยากรธรณี ได้ย้ายมาสังกัด กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม