Dział Sztuki Dawnej Muzeum posiada 2 777 obiektów. W skład kolekcji wchodzi: malarstwo, grafika, rzeźba, rzemiosło artystyczne, a także dokumentacja sztuk plastycznych. Z racji rodzinnych więzów z Radomiem w zbiorach najpełniej reprezentowany jest Jacek Malczewski, najwybitniejszy przedstawiciel nurtu symbolicznego. W zbiorach znajduje się 40 obrazów artysty, w tym tak wybitnych jak "Zatruta studnia z chimerą", "Autoportret z muzą", "Zatruta studnia z autoportretem". Malarstwo XIX - wieczne reprezentują prace artystów związanych ze środowiskiem warszawskim, takich jak W. Gerson, F. Kostrzewski, R. Hadziewicz. Polscy monachijczycy" prezentowani są obrazami W. Maleckiego, J. Chełmońskiego, W. Czachórskiego, Wł. Łosia, J. Brandta, artysty związanego rodzinnie z Radomiem. Interesująco przedstawia się także zbiór z okresu modernizmu. W kolekcji znajdują się obrazy J. Stanisławskiego, L. Wyczółkowskiego, S. Wyspiańskiego, W. Weissa, K. Krzyżanowskiego. Dział Archeologii gromadzi i dokumentuje znaleziska archeologiczne z obszaru między Wisłą, Pilicą i Kamienną. Na gromadzone zbiory przyrodnicze składają się okazy z następujących kategorii: ornitologia (ptaki, gniazda), oologia (jaja), zoologia (ssaki, gady, ryby), paleontologia (skamieniałości), entomologia (owady), botanika (karty zielnikowe).
Dział Przyrody Muzeum wzbogacił swoje wystawy stałe o nowy element ekspozycyjny i jednocześnie interaktywną pomoc edukacyjną. Nowym nabytkiem jest ekosfera. Jest to mierząca 50 cm średnicy, hermetycznie zamknięta, przeźroczysta kula wykonana z tworzywa akrylowego wewnątrz, której znajduje się kompletny samowystarczalny ekosystem złożony z zespołu elementów abiotycznych (martwych) składających się na biotop, oraz tworzących biocenozę, roślin i zwierząt.
