De lithotheek is een collectie van ongeveer een half miljoen Belgische gesteentemonsters. Dit kan zand, klei, grind of massief gesteente zijn. De meeste van de monsters zijn met de exacte coördinaten en een diepte gelinkt aan een bepaalde plaats in België. Ook is er telkens een link naar de boorbeschrijving aanwezig.
Deze collectie bestaat uit boorkernen, zowel in vaste als in losse sedimenten. Deze kernen worden bewaard in Péronnes-lez-Binche.
Ook zijn er kleinere maar even belangrijke "speciale" collecties die bewaard worden bij de geologische dienst. Zo is er de collectie André Hubert DUMONT (1809-1857). Een referentiecollectie die dateert van begin 19de eeuw. Of de collectie Schmitz, met verschillende monsters van Carboon-ouderdom verzameld in de steenkoolmijnen.
De verzameling bouwstenen is samengesteld uit verschillende sub-collecties. De meest bekende is een verzameling van decoratieve bouwstenen van Victor Horta. Er is ook een uitgebreide collectie natuurlijke bouwstenen verzameld door Camerman. De collectie “marmers” (mooi polijstbare gesteenten) is ook behoorlijk groot. Foto’s hiervan zijn te zien op de MARS website. Een ander belangrijke sub-collectie zijn de lokale bouwstenen van Belgische monumenten. Deze werden verzameld bijvoorbeeld tijdens de renovatie van gebouwen. In de marmergalerij van de geologische dienst vind je een overzicht van Belgisch marmer dat geëxploiteerd werd eind 20ste eeuw. Deze collectie werd samengesteld voor de wereldtentoonstelling van 1897 in Brussel.
Om gesteente of sediment beter te begrijpen is het handig om een microscopisch beeld te hebben. Slijpplaatjes helpen je hierbij. Meer dan 1000 slijpplaatjes zijn beschikbaar, allemaal geclassificeerd met een BGD nummer, dat linkt het slijpplaatje met de bijhorende boorkernbeschrijving.
