Музейное собрание в настоящее время насчитывает свыше двухсот тридцати тысяч единиц хранения. Это коллекции археологии, этнографии, изобразительных и письменных источников (архивные документы по истории края, фотографические снимки, редкие и старопечатные книги), драгоценных металлов, предметы изобразительного искусства, оружия, нумизматики, памятники живой и неживой природы.
В 1878 году, в год образования музея, коллекции насчитывали 2500 предметов, большую часть которых собрали в экспедициях члены ЗСОИРГО, известные путешественники и учёные: М. В. Певцов, И. Я. Словцов, Г. Н. Потанин, Н. М. Ядринцев, совершавшие поездки в Монголию, Среднюю Азию, на север Сибири и Алтай. Некоторые из собранных ими предметов до сих пор хранятся в музее. Значимость коллекций подтверждалась приглашениями участвовать на выставках в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде.
В 1896 году было завершено строительство здания музея и его коллекции получили постоянное место хранения, а посетители – доступ к ним. И сразу отдел и музей привлекли к себе внимание многих ценителей отечественной истории и культуры, а также покровителей и дарителей, среди которых были такие заметные фигуры, как чиновник особых поручений канцелярии губернатора Семиреченского края Н. Н. Пантусов, священники-миссионеры Гиганов и Покровский, генерал-губернаторы Г. А. Колпаковский и Н. Г. Казнаков.
В 1921 году музей был выделен из состава Географического общества в самостоятельное учреждение – Государственный Западно-Сибирский Краевой музей. В 1920-е годы подвели итоги утрат музейных коллекций за годы Гражданской войны. Они оказались значительными. Особенно пострадал бывший некогда богатейшим картографический фонд.
Перед новыми сотрудниками музея встала первоочередная задача восстановления и пополнения музейного фонда. На это время приходится активный период исследовательской и экспедиционной работы в области археологии, этнографии, минералогии и ботаники.
С 1923 по 1928 годы фонды музея пополнились более чем на 14 тысяч музейных предметов. Омское отделение филателистов собрало ценную коллекцию бумажных денежных знаков времён Гражданской войны.
В 1924 году в музее была открыта художественная галерея. В ней экспонировались картины и скульптуры, предметы декоративного искусства и мебель, привезенные из Государственного музейного фонда Ленинграда.
В 1925 году музею было передано много образцов холодного оружия из Окружного артиллерийского склада. К концу двадцатых годов Западно-Сибирский Краевой музей становится одним из крупнейших в регионе.
В 30-40 годы ХХ века северные границы Омской области простирались до берегов Ледовитого океана. Это создавало широкое поле деятельности для исследовательской и собирательской работы сотрудников музея в разных направлениях: изучение быта народов Севера, архитектуры города Тобольска, археологии на территории Западной Сибири. В это же время была проделана самоотверженная работа по спасению памятников церковного искусства из соборов старейшего в Сибири города – Берёзова. В годы Великой Отечественной войны сотрудники музея собирали материалы о формировании военного тыла и о воинах-земляках.
После выделения художественной галереи и изменения границ области в годы войны круг исследований в последующие годы сузился. Внимание, в основном, переключается на углубленное изучение уже имеющихся материалов, пополнение старых коллекций и формирование новых.
В 1945 году, по завещанию известного учёного и поэта П. Л. Драверта, в музей поступила его личная коллекция из нескольких тысяч предметов: документы, фотографии семьи Дравертов-Далматовых, их научная переписка с В. И. Вернадским и А. Л. Чижевским, коллекции экслибрисов, бон, монет России и Европы, минералов и многое другое.
В пятидесятые годы появляются значительные сборы о культуре старожильческого населения северных районов Омской области. Так, в 1957 году была организована экспедиция в Усть-Ишимский район Омской области, в результате которой этнографическая коллекция пополнилась новыми интересными предметами материальной культуры русского населения. Шестидесятые и семидесятые годы в истории формирования музейных коллекций отмечены работой среди жителей города Омска: проводился активный сбор предметов городского быта конца XIX-начала ХХ века.
В это же время в музей поступили бытовые предметы от семей Артемьевых и Черновых, среди которых особый интерес представляли образцы городской одежды. Они и стали основой коллекции городской одежды начала ХХ в.
В восьмидесятые годы активизируется экспедиционная работа в сельских районах Омской области, а темой исследований была взята история сельского уклада во всех его проявлениях. Сотрудники музея собрали свыше сорока тысяч предметов, связанные с историей Омской области. Значительным стимулом собирательской деятельности стала подготовительная работа, а потом создание двух новых музеев: литературного и воинской славы омичей.
Появились десятки персональных коллекций сибирских литераторов: Т. Белозёрова, Н. Анкилова, В. Озолина, Л. Мартынова и многих других, а также участников Великой Отечественной войны генерал-майора Д. М. Карбышева, генерала А. С. Чамова, Героя Советского Союза В. А. Голоскокова.
Девяностые годы – период освоения новых исследовательских тем в связи с изменениями общедемократического уклада в стране. В собрании музея появляются материалы о новых общественно-политических движениях и социально-экономических переменах. Формируется национальная коллекция по истории и этнографии российских немцев. Успешно пополняется коллекция, характеризующая историю детской игрушки.
В начале 2000-х годов в музее вновь активизировалась экспедиционная деятельность. Именно за счёт экспедиционных сборов пополнялись музейные коллекции. Большое количество предметов поступало в этнографическую, археологическую и естественно-биологическую коллекцию. Основной задачей экспедиционной деятельности в эти годы был сбор материалов по теме политических репрессий и депортации народов в 1930-40-е гг. В фонды поступили фотоматериалы, документы, предметы быта и образцы национальной одежды. Были исследованы этносы немцев, поляков, украинцев, латышей. Собранная коллекция подробно раскрывает различные моменты, связанные с депортацией этих народов, жизнью на поселении, процессом реабилитации.
Многочисленные поступления в этот период были в фотофонд, фонд документов и редкой книги. Активно комплектовались коллекции на такие темы, как история ОГИК музея, научная и творческая жизнь города и области, образование, промышленность и сельское хозяйство, особое внимание уделяется периоду Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.
Среди самых крупных и интересных поступлений в коллекции фото и документов можно назвать документы Алтайского горного правления и частной золотопромышленности Сибири периода XIX в., представляющие интерес с точки зрения содержания сведений о родословной сибирских купцов, промышленников, чиновников; коллекцию о хоккейном клубе «Авангард»; фотоснимки и фотоальбомы известных фотохудожников Е. Кармаева и В. Кудринского, на которых запечатлён Омск во второй половине XX в. – начале XXI в.
В 2007 году омский археолог С. Ф. Татауров, заведующий сектором археологии Омского филиала Института археологии и этнографии СО РАН, доцент ОмГУ им. Ф. М. Достоевского, начал археологические работы в историческом центре Тары для исследования территории, на которой размещалась Тарская крепость. При раскопках было обнаружено около 700 предметов. Это были разнообразные предметы быта, охоты и рыболовства. Большая часть найденных предметов, после реставрации и консервации, поступила в археологическую коллекцию.
В 2013 году в музей был передан личный архив В. И. Кочедамова, советского архитектора, историка архитектуры, автора книги «Омск. Как рос и строился город» (более 2000 единиц хранения). Сегодня этот архив полностью обработан и доступен исследователям.
В 2013 – 2014 годы сотрудниками музея велась активная работа по созданию филиала «Дом-музей М.А. Ульянова». В этот период фонды музея пополнились документами и личными предметами актёра. Большую часть личных вещей М. А. Ульянова подарила его дочь Елена Михайловна.
В 2015-2016 годы из музея Законодательного собрания Омской области в фонды были переданы документы, фотографии, сувениры, относящиеся к истории Омской области. Среди этих материалов были личные вещи и документы С. И. Манякина, первого секретаря Омского обкома КПСС, и Л. К. Полежаева, первого губернатора Омской области.
В 2015 году УФСБ по Омской области передало в музей огнестрельное оружие – винтовки системы Мосина и патроны к ним начала XX века, обнаруженное при ремонте кровли многоквартирного дома в Военном городке.
В 2016 году от Омской таможни поступила небольшая коллекция русских и иностранных монет, арестованных при таможенном контроле в Омском аэропорту.
При строительных работах в поселке Черёмушки осенью 2016 года были обнаружены кости мамонта, которые после извлечения из земли и изучения специалистами ОГИК музея пополнили естественно-биологическую коллекцию.
Следует отметить, что коллекции музея пополняются и за счет добровольных дарителей. С конца 1990-х годов в музее была возобновлена традиция проведения «Дня дарений», в результате которых в музейных коллекциях появляются интересные, а зачастую уникальные предметы.
Пополняются музейные коллекции и путем целенаправленного закупа предметов, представляющих ценность для музейного собрания. Так в 2013 году у московского коллекционера В. И. Марченко были приобретены три картины художника-футуриста В. И. Уфимцева. В 2014 году, уже на средства из федерального бюджета, была приобретена еще одна картина В. И. Уфимцева «Окно».
Для коллекции «Драгоценные металлы и нумизматика» в последние годы были закуплены коллекционные серебряные монеты – как России, так и зарубежных стран. Для естественно-биологической коллекции приобретались таксидермические скульптуры, коллекция бабочек и насекомых.
Подводя итог, можно сказать, что музейные коллекции на протяжении всей истории существования музея формировались разнообразными способами. Процесс пополнения музейных коллекций бесконечный. Пока существует музей, он будет наполняться предметами, которые необходимо сохранить для потомков. Ежегодно в фондах музея появляется более 1000 новых предметов.
Все музейные предметы имеют научную и культурную ценность и чрезвычайно важны для научных исследований, экспозиционной, выставочной и просветительной деятельности музея. Универсальность музейного собрания позволяет глубоко и образно воссоздать материальную и духовную культуру жизни региона с древнейших времён до наших дней, образ жизни отдельного человека, важнейшие исторические процессы. Коллекции музея обладают, безусловно, значительным научно-исследовательским и просветительным потенциалом.