Norsk Folkemuseum har samlinger av gjenstander, bygninger, bildemateriale og arkivalia. Samlingene dekker et vidt spekter av norsk og samisk kultur.
Norsk Folkemuseums gjenstandssamling omfatter ca 160.000 gjenstander. Tilsammen belyser de arbeids- og dagligliv i Norge gjennom 500 år - fra ca 1500 fram til i dag. Samlingen inneholder gjenstander fra by og bygd, knyttet til hjem og bomiljø, landbruk og håndverk, bygdekunst og husflid. I samlingen finnes blant annet drakter og tekstiler, våpen, leketøy, musikkinstrumenter og kirkekunst. Museet har dessuten en stor samisk samling. De eldre samlingene har tyngdepunkt på 1700- og 1800-tallet, men det er også samlet inn mange gjenstander fra samtid og nær fortid.
Museet har en rikholdig samling av fotografier, trykk og annet bildemateriale, hovedsakelig fra 1850 og fram til idag. Samlingen gir et variert bilde av Norge. Både profesjonelle fotografer og amatørfotografer er representert i samlingen. Sentralt står samlingen etter fotografen Anders Beer Wilse (1865-1949) som formidler natur, kultur og menneskeliv i Norge fra første halvdel av 1900-tallet. Gjennom forskning og feltarbeid har museet også gjennom mange år.skapt omfattende fotografisk dokumentasjon fea store deler av landet.
Norsk Folkemuseums arkiv inneholder både privatarkiver og arkiver fra egen virksomhet. På museet finnes et stort minnemateriale, dels basert på spørrelister samlet inn av Norsk etnologisk gransking, dels Arbeider- og husmannsminnene samlet inn på 1950- og 1960-tallet. Museet har et omfattende tegningsarkiv med oppmålingstegninger av tun og bygninger