Systematyczne pozyskiwanie i gromadzenie zbiorów archeologicznych w ciągu dotychczasowych 50 lat powojennych pozwoliło zebrać ok. 30 tysięcy zespołów zabytków. W zbiorach pracowni epoki brązu i wczesnej epoki żelaza znajduje się kolekcja 14 unikalnych skarbów brązowych datowanych od młodszego okresu epoki brązu do okresu halsztackiego D, w tym pięć odkrytych po wojnie. Są to głównie ozdoby, ale także narzędzia i broń, w tym 7 różnego typu mieczy brązowych. Szczególnie bogaty i liczny zestaw zabytków pochodzi z okresów późnolateńskiego (przedrzymskiego), rzymskiego, późnorzymskiego i wędrówek ludów. Są to materiały m.in. z Niemicy, Warszkowa, Dzierżęcina, Białęcina, badane przed wojną i przejęte z dawnego Muzeum w Darłowie. Bogate są zbiory z cmentarzysk w Gostkowie i Konikowie. Na szczególną uwagę zasługuje cmentarzysko z kręgami kamiennymi w Grzybnicy (I-II wiek ne.).
Muzeum gromadzi również zbiory: malarstwo o tematyce pomorskiej i morskiej, malarstwo portretowe; ekslibris; medalierstwo; numizmatyka; rzemiosło artystyczne; dawna i współczesna historia Pomorza Środkowego; rodzima kultura ludowa Pomorza Środkowego i grup przesiedleńczych; współczesna sztuka ludowa; kolekcja sztuki współczesnej oraz plastyka koszalińska.
