該館藏品近8萬件，其中本省出土文物1萬餘件。歷代書畫 1.1萬餘件，銅器、瓷器、玉器、木器、漆器等傳世文物近2萬件。自然標本約2.6萬件。一級藏品144件，其中書畫 106件。藏品中，尤以烏桓、鮮卑、高勾麗、渤海、遼金時期文物最富特色。榆樹漢代鮮卑墓葬出土的鐵甲胄、 鎏金銅神獸牌飾、銅換、 玛瑙珠颈饰，集安出土的高勾丽黄釉四耳陶壶、白玉耳杯、鎏金铜马具、壁画摹本及好太王碑拓本，敦化六顶山出土的渤海贞惠公主墓碑，和龙出土的渤海金带饰及贞孝公主墓壁画摹本，辽契丹铭文铜镜，金代窖藏定窑紫釉印花碗、白釉刻花龙纹盘、铜镜、铜官印等是具有地方特色的重要藏品。
该馆书画藏品数量多，种类齐全，有北宋苏轼《洞庭春色中山松醪二赋墨迹》、南宋杨婕妤《百花图》、金张t@《文姬归汉图》卷(原名宋人《文姬归汉图》)、元何澄《归庄图》、元张渥《临李龙眠九歌图》、明董其昌《昼锦堂图并书昼锦堂记》、清丁观鹏《临张胜温法界源流图》等许多蜚声中外的名迹。近现代著名画家吴昌硕、齐白石、 徐悲鸿、张大千、 溥心畲等人的作品，收藏也很丰富。该馆还藏有明清及近百年书画扇面和成扇之精品。
该馆陈列面积2000多平方米，基本陈列为“吉林省历史文物陈列”和“吉林省自然资源及开发利用展览”。“吉林省历史文物陈列”，由旧石器时代、新石器时代、青铜时代、乌桓鲜卑、高勾丽、渤海、辽、金、元、明、清等部分组成，陈列典型器物1331件。该馆常年有各种类型临时专题陈列展出，还多次举办馆际间交流展览。馆藏张大千画展，曾在郑州、南京、扬州、杭州、青岛等地博物馆展出。
该馆编辑出版有《吉林省自然地理》、《长白山》、《吉林省历史概要》、《艺苑掇英·吉林省博物馆藏品专辑》、《书法丛刊·吉林省博物馆藏品专辑》、《名画鉴赏·文姬归汉图》等专著和藏品图录。