Научно-хранительский отдел отвечает за предметы, входящие в состав музейного фонда и хранящиеся в нём с момента открытия музея.
Музейные фонды насчитывают 228 856 единиц основного и 41 547 единиц вспомогательного фонда на 01.01.2019 г.
Фонд письменных источников ОГАУК ТОКМ им. М.Б. Шатилова является частью музейного фонда и ведет свою историю с момента открытия музея
в 1922 г.
К настоящему времени в музее сформировалась разнообразная по составу коллекция, включающая образцы русского, европейского и восточного холодного, огнестрельного и защитного вооружения XV – середины XX века.
Особую ценность представляют клады серебряных и медных монет, найденные на территории Томской области.
Естественно-научная коллекция представлена разделами: зоология, палеонтология, ботаника, геология.
На сегодняшний день фонд изобразительных источников включает в себя более 5 тысяч работ
Археологический фонд музея – самый большой, насчитывает более 100 тыс. единиц хранения и хронологически охватывает время от эпохи палеолита до наших дней.
Музей хранит более 11 тыс. предметов, отражающих быт и культуру народов Сибири
В фонде музея хранится более 18 тыс. фотографий, датируемых концом XIX в. по сегодняшний день.
Фонд керамических изделий насчитывает около 1,5 тыс. предметов. Его украшение - коллекция западноевропейских и русских керамических изделий, поступившая в музей в 1929 г. из Государственного музея керамики.
Собрание изделий из стекла Томского составляет около 300 предметов.