Die Lithothek (griechisch líthos = Stein) des GEOMAR ist der zentrale Ort für die Bearbeitung von Sedimentkernen und Gesteinsproben. Sie besteht aus einer großen Halle, um die herum Labore zur Gesteinsaufbereitung und Sedimentkernbearbeitung sowie kleinere Kühlräume angeordnet sind. Hier wird das Material von jüngeren Ausfahrten und Geländeaufenthalten für den Zeitraum ihrer Bearbeitung gelagert. Im Labor für Kernbeschreibung können archivierte Sedimentkerne fotografiert und beprobt werden sowie grundlegende sedimentologische Untersuchungen durchgeführt werden.

Die Lithothek wird zudem für die Entwicklung und Test von marinen Forschungsinstrumenten und für die Vorbereitung und Ausrüstung von Expeditionen genutzt.