Základ historické sbírky zahrnující různé podskupiny tvoří často předměty shromážděné Průmyslovou jednotou již v počátcích prostějovského muzejnictví, později se sbírka rozrůstala dary a koupěmi.
     Skupina Pečetidla zahrnuje v současné době 196 katalogových čísel. Vzhledem k tomu, že typáře a pečetidla jsou vyhodnoceny jako materiál archivní povahy, je od 90. let sbírka rozšiřována jen o materiál doplňkový. Vedle typářů jsou zde zařazeny také otisky pečetí a razítka - podle původců z oblastí úřední, osobní i spolkové (hlavně cechovní). Předměty pocházejí převážně z prostějovského regionu, časový rozsah je od 16. stol. do 80. let 20. století. Většina artefaktů má nejen velkou historickou, ale také výtvarnou hodnotu.
     Sbírková skupina Mapy a plány zahrnuje 634 katalogových čísel, z nichž řada obsahuje větší množství položek. Časově sbírka pokrývá údobí od 17. století po současnost. Základ sbírky položily dary příznivců muzea, rozšiřovaly ji pravidelné nákupy a sběry. Podstatná část byla získána převody konfiskátů po druhé světové válce, materiálů ze zrušeného Krajinského muzea v Plumlově a zbytků sylva-taroucovské sbírky ze zámku v Čechách pod Kosířem.
     Většinou jde o dvojrozměrné tištěné artefakty. Zhruba třetinu položek tvoří díla rukopisná, staré tisky a malokapacitní edice. Převažují mapy listové, významná je skupina map nástěnných (zde se objevují i přehledy statistického charakteru). I když jsou trojrozměrné předměty v menšině, nelze atlasy (tři před r. 1800), plastické mapy a glóby pominout. Vedle map tématických – např. vojenských (hlavně z období první světové války), les- ních (nejstarší z r. 1791), dopravních a turistických - zde najdeme např. archeologické rekonstrukce, školní pomůcky, historické mapy. Výrazně jsou zastoupeny plány obcí a budov, včetně územních plánů, návrhů architektonických řešení objektů i intravilánu, mapy katastrální. Zhruba od 90. let 20. století je sbírka rozšiřována soustavně o materiály ze sběrné oblasti MPP, včetně ukázkového výběru regionálních tisků reklamního charakteru.
     Skupina Cechovní předměty patří k nejdéle uchovávaným v prostějovském muzeu. Za první republiky skupinu rozšiřovaly koupě a dary, po válce navíc konfiskace a pozůstalosti. Část předmětů pochází ze zrušeného Krajinského muzea v Plumlově. Nyní skupina obsahuje 144 katalogových čísel a časově je v ní zastoupeno 16. – 20. století. Najdeme v ní cechovní znaky, obrazy a štíty, truhlice, poháry a konvice, skříňky na artikule, ferule, postavníky. V novější době sbírku doplnila domovní znamení a domovní patroni z asanovaných domů, reklamní a vývěsní tabule a předměty vzešlé z činnosti spolků.
     Skupina Matematicko-fyzikální předměty sdružuje většinou dary jednotlivců, obsahuje 116 katalogových čísel. Soustřeďuje předměty dokumentující různé způsoby vážení, měření, pomůcky pro rýsování, optické přístroje a pomůcky, učební pomůcky, lékařské nástroje, přístroje pro domácnost i kancelář. Do skupiny zařadili i menší soubor hodin, hlavně slunečních, a také hodinářské pomůcky.
     Rozsahem malá sbírka Střelecké terče obsahující pouze 11 katalogových čísel soustřeďuje památky na prestižní měšťanskou organizaci, Měšťanský sbor ostrostřelců v Prostějově. Výzdoba terčů vypovídá k ikonografií Prostějova, slavnostem i každodennímu životu měšťanů. Raritní celek představují čtyři terče dokumentující výstavbu střelnice v roce 1823.
     Rozsáhlá sbírka fotografií (4300 položek) je tématicky rozčleněna do několika okruhů: objekty, osobnosti, válečné události, politické akce a muzejní materiály. Najdeme zde mimo jiné nejstarší fotografie, které  vznikly již v 60. letech 19. století, také předchůdce klasické fotografie - daguerrotypy. Zvláštností jsou výsledky leteckého snímkování, prováděného Vojenským leteckým učilištěm v Prostějově ve 30. letech 20. stol. Z novější historie zaujme soubor fotografií dokumentujících srpnové události na Prostějovsku v r. 1968. Do sbírky fotografií byly zařazeny i práce vynikajícího a dodnes vysoce ceněného prostějovsko-drážďanského fotografa  Franze Fiedlera.
     Ve sbírce Zbraně (s 553 katalogovými čísly) najdeme zbraně chladné i palné a také uniformy, vojenské čepice a helmy a různé vojenské potřeby. Základ této sbírky souvisí už s počátky muzea v Prostějově. Velká část předmětů byla darována legionáři, kteří se vrátili z bojišť 1. světové války. Ovšem příští světová válka byla pro tuto sbírku zhoubná, protože okupanti  nařídili zničení legionářských zbraní. I přes tyto škody se však dochovalo několik pěkných kusů. Mezi další zajímavé předměty této sbírky patří např. popravčí meč, který byl výkonným nástrojem hrdelního práva v Prostějově ještě v 18. století stejně jako španělská bota, různé terčovnice (pušky sloužící ke střelbě do terčů) i pušky vojenské (Mannlicher, Arisaka, Wänzel, Snider), mohutná hradební puška, pistole, důstojnické šavle, jatagany (balkánské dýky a šavle) a další. Nejstarším kusem této sbírky je raně středověký meč.
     Sbírku Písemnosti a tisky tvoří materiály, při jejichž zpracování byl použit historický mezník r. 1918. Ve sbírce najdeme např. některá čísla novin (Rudé právo, Svobodné slovo, Obrana lidu, Práce, Rovnost, Náš život), dále volební lístky, předvolební letáky, potravinové lístky, pozvánky na různé akce, plakáty, propagační materiály podniků, karikatury, diplomy.
     Sbírku Trofeje tvoří předměty z 20. až 50. let minulého století. Najdeme zde například poháry, plakety a vlajky z různých fotbalových turnajů, z atletických závodů a šachových turnajů, které se konaly u nás i v zahraničí.