Die Bibliothek sammelt naturwissenschaftliche Literatur, hauptsächlich aus den Bereichen Biologie, Paläontologie, Geologie und Naturschutz sowie Literatur für den museumspädagogischen Einsatz. An Monographien stehen rund 12.500 Bände zur Verfügung (überwiegend ältere Literatur). Dazu kommt ein Bestand von ca. 1100 Schriftenreihen und Zeitschriften, die größtenteils über nationalen und internationalen Schriftentausch in die Sammlung gelangen. Weltweit hat die Bibliothek derzeit 459 Tauschpartner, die regelmäßig aktuelle Publikationen wie Fachzeitschriften, Schriftenreihen (teils auch Monographien), Ausstellungskataloge und Kartenmaterial schicken. Besonderer Bedeutung kommen dem Nachlass des Paläontologen Heinz Tobien zu (rund 1450 Monographien, über 20.000 Separata u.a.). Die Bibliothek verfügt auch über umfangreiche Separatasammlungen: Der hauseigenen Bestand umfasst rund 15.000 Separata, außerdem liegen in ca. 800 Archivkästen die botanischen Separatasammlungen der früheren Mainzer Professoren Troll, Weber, Haccius, Andres und Jost vor. Die Bibliothek wird in erster Linie von den Mitarbeitern des Hauses genutzt, ist aber nach vorheriger Anmeldung auch Besuchern zugänglich. Die Archivbestände umfassen umfangreiche Information die bis zurück ins Jahre 1834 - das Gründungsjahr der Rheinischen Naturforschenden Gesellschaft als Förderverein des Museums - reichen. Außerdem enthält die Sammlung Dokumente zur Geschichte des 1910 gegründeten Naturhistorischen Museums.

Die Plakatsammlung des Hessischen Staatsarchivs Darmstadt umfasst hauptsächlich politische, Wahl-, Ausstellungs- und Veranstaltungs-Plakate, vereinzelt aber auch Werbe- und Kinoplakate, die zum Großteil den Aktenbeständen entnommen wurden. Für die jüngere Zeit werden vor allem Plakate zu Konzerten, Theateraufführungen, Ausstellungen et cetera im Raum Darmstadt und Umgebung sowie über historische Ausstellungen in der Bundesrepublik und ihren Nachbarstaaten ebenso wie Wahlplakate zu den Europa-, Bundestags- und hessischen Landtags- und Kommunalwahlen systematisch gesammelt. Der Bestand wird laufend ergänzt.

Die Sammlung umfasst digitalisierte Objekte aus der naturkundlichen Sammlung des Roemer- und Pelizaeus-Museums.

Der Bereich der Denkmalpflege beinhaltet Bau-, Garten- und Technische Denkmale im Land Brandenburg. Neben der ausführlichen Darstellung der Denkmale werden auch Restaurierungsprojekte vorgestellt. Außerdem können die aktuellen Anforderungen an eine Bestandsdokumentation in der Baudenkmalpflege als pdf-Datei herunter geladen sowie eine Liste der Veröffentlichungen des Landesamtes eingesehen werden.

Die digitalisierte Sammlung soll einen Zugang zu vielfältigen Themen und Aspekten der Naturgeschichte Nordwestdeutschlands bieten.Zur Grundlage der Präsentationen gehören das Moor, die Geest, Küste und Marsch sowie die Hunte als verbindendes Element.

Das ca. 48.500 Belege umfassende Herbarium zur Pflanzenwelt von Rheinland-Pfalz - insbesondere von Naturschutzgebieten und schutzwürdigen Landschaften - dokumentiert den derzeitigen Artenbestand dieser Gebiete und schafft eine Grundlage zur Beurteilung künftiger Veränderungen. Hervorzuheben sind das historische „Herbar Geisenheyner", eine Sammlung von Moosen des Landes sowie die umfangreiche „Sammlung Dr. Hecker", die Tausende von Samen und Früchten aus aller Welt umfasst.

Die Bodendenkmalpflege ist für die Erfassung und Konservierung archäologischer Kulturgüter verantwortlich, die im Zuge von Ausgrabungen im Land Sachsen-Anhalt zu Tage treten. Die Erfassung der Denkmale erfolgt nach dem Denkmalschutzgesetz. Die Sammlung des Landesamtes umfasst ca. 11 Mio Einzelsücke. Das archäologische Archiv entstand 1882.

Die digitale Sammlung beinhaltet umfangreiche Informationen und Abbildungen zum „Türkenzelt“ aus der Sammlung des Deutschen Historischen Museums in Berlin. Neben der Geschichte des "Türkenzeltes" sowie Informationen zur Person und zum Leben des Friedrich von der Groeben befindet sich ein Bildertagebuch der Konservierung (1992 – 1999) in dieser Sammlung.

Im Zuge der Denkmalinventarisation wird die Denkmaleigenschaft von obertägig sichtbaren Objekten festgestellt und in einer Denkmalliste dokumentiert. Die Publikationslisten sind auf der Webseite einsehbar. Das umfangreiche Archiv der Baudenkmalpflege wurde durch den Architekten J.C. Costenoble seit 1840 ins Leben gerufen. Es besteht aus dem Altakten-, Fundstellen-, dem Bild- und dem Hausarchiv.

Die digitale Sammlung umfasst die Ergebnisse der Ausgrabungen 2005/2007 auf der slawischen Siedlung Wustrow, Fundplatz 10 im Landkreis Prignitz. Dabei werden einige Funde und Befunde vorgestellt.