Esinekokoelmamme sisältävät muun muassa tieteellisiä tutkimuslaitteita, yliopiston juhlaperinteeseen ja ylioppilaselämään liittyvää esineistöä sekä huonekaluja. Havainto-opetuksessa ja tutkimuksessa käytettyjä laitteita ja välineitä on siirretty museon kokoelmiin esimerkiksi fysiikan, kemian, fysiologian, geologian ja tähtitieteen oppiaineista. Museossa on museon syntyhistorian myötä myös monipuolinen terveydenhuollon historian esinekokoelma. Se sisältää eri puolilla Suomea toimineiden sairaaloiden hoitovälineitä, huonekaluja ja astioita sekä lääketieteeseen, sairaanhoitoon, eläinlääketieteeseen ja hammaslääketieteeseen liittyviä hoito- ja tutkimusvälineitä.
Yliopiston taidekokoelmiin kuuluu Suomen suurin muotokuvakokoelma Galleria Academica sekä muuta maalaus-, piirustus- ja veistotaidetta. Suurin osa teoksista on esillä yliopiston kiinteistöissä. Esimerkiksi antiikin veistosten kipsikopioista koostuvan historiallisen veistoskokoelman teoksia pääsee ihailemaan yliopiston päärakennuksessa. Osa taidekokoelmista on saatu lahjoituksena, osa on yliopiston itsensä aktiivisesti hankkimia. Rakennuspiirustuskokoelma sisältää yli 3 000 piirustusta yliopiston rakennuksista.
Helsingin yliopistomuseon valokuvakokoelmat sisältävät arviolta 58 000 kuvaa, joista noin puolet on digitoitu. Kokoelmissa on yliopiston historiaan liittyviä kuvia henkilöistä, rakennuksista, juhlista, opiskelijaelämästä, tutkimuksesta ja opetuksesta. Myös terveydenhuollon historiaan liittyvä laaja kuvakokoelmamme on tutkijoiden suosiossa.
Museon arkistokokoelmissa on aineistoa lääketieteen ja sairaaloiden historiaan sekä käsityönopettajan koulutuksen historiaan liittyen. Kirjastossamme on pieni yliopistohistoriallinen käsikirjasto sekä lääketieteen ja terveydenhuollon historiaan liittyvää kirjallisuutta. Yliopistoon liittyvä arkistomateriaali on pääosin talletettu Helsingin yliopiston arkiston puolelle.