Вещественные источники
Предметы XVIII-XXI веков. Среди предметов коллекции - облачение и одежда первого епископа Петропавловского и Камчатского Нестора, предметы, принадлежавшие известным ученым (геолог Т.И. Устинова, биологи Е.М. Крохин и Ф.Г. Крогиус), врачам (С.П. Хомченко), деятелям культуры и искусства. Уникальны предметы оборудования и приборы ветеринарной лаборатории, заведующий которой С.А. Грюнер был одним из инициаторов создания в 1911 году на Камчатке областного научно-промышленного музея.
Замечательна коллекция предметов быта начала ХХ века.
Коллекция с разной степенью полноты представляет историю Камчатки, начиная со времени прихода русских в XVII веке до настоящего времени.
В музее собрана уникальная геолого-минералогическая коллекция, в которой представлены минералы и продукты вулканической деятельности.
Естественно-научная коллекция
К коллекции отнесены прежде всего предметы, связанные с изучением литосферных плит полуострова Камчатка и прилегающих морей и Тихого океана: минералы, горные породы, геологические и палеонтологические объекты. В данную коллекцию также вошли предметы, представляющие растительный и животный мир полуострова Камчатка. В последнее время естественно-научная коллекция пополняется новыми чучелами животных, обитающих на территории Камчатского края.
Письменные и аудиовизуальные источники
Коллекция насчитывает около 99 тысяч единиц хранения, имеются старопечатные книги 17 века, книги по истории и географии Камчатки. В коллекции представлена книга С.П. Крашенинникова «Описание земли Камчатки» издания 1755 года. Уникальны фотографии Камчатки 70-х годов XIX века (фотоальбом, принадлежавший исследователю Камчатки Б.И. Дыбовскому)
Часть номеров газеты «Камчатская правда» 30-х гг. ХХ века сохранилась на настоящий момент только в собрании КГУ ККОМ.
Документы отражают историю Камчатки XVIII-XXI века. В коллекции выделено 187 архивных фондов, в которых систематизированы документы по общественно-политической, научной, культурной истории Камчатки, широко представлены личные фонды участников установления Советской власти, гражданской войны, Великой Отечественной войны, деятелей науки, культуры и искусства.
Художественная коллекция
Коллекция включает в себя произведения живописи, графики и декоративно-прикладного искусства камчатских и российских авторов. В коллекции представлены картины самобытного художника-коряка, члена Союза художников СССР Кирилла Килпалина, работы художницы-керамистки ительменки Зинаиды Машихиной, произведения художников- членов Союза художников СССР и России, иконы XVIII-XXI веков. Художественная коллекция КГБУ ККОМ дает представление о большинстве камчатских художников, является достаточно полной, отражает многие стороны жизни Камчатки. За последние годы музей приобрел опыт создания передвижных художественных выставок. В 2013-2014 годах были созданы передвижные художественные выставки камчатских художников В. Санакоева, К. Килпалина, Ф. Дьякова, В. Шохина.
Этнографическая коллекция
В коллекции представлены предметы материальной и духовной культуры коренных и малочисленных народов Камчатки- ительменов, коряков, эвенов, алеутов Командорских островов, а также русского населения Камчатки. В данной коллекции имеются уникальные предметы конца XIX- начала XX веков (ительмены, эвены, командорские алеуты) Достаточно полно представлены предметы материальной и духовной культуры самого многочисленного из коренных народов Камчатки - коряков. Интересна коллекция ритуальных предметов-семейных и личных охранителей коряков.
Создателями меховых ковров, сумок, предметов одежды, являются корякские мастерицы А. Попова, М. Притчина, О.Олелей, Т. Голикова, Д. Уварова. Творчество этих мастериц - явление уходящей традиционной культуры, их одежда, обувь, орнаменты - это виртуозная работа с кожей и мехом ручной выделки, тонкая вышивка подшейным волосом оленя, использование сложных техник меховой мозаики и прорезного орнамента. Мастерицы М.Притчина, Т.Голикова, О.Олелей - члены Союза художников России.
Практически все предметы данной коллекции изготовлены с использованием только ручного труда, традиционных и утраченных в настоящее время методов и технологий, отмечены высоким уровнем мастерства их создателей. Данные предметы — уникальное явление культуры коренных и малочисленных народов Камчатки, в том числе не только материальной, но и духовной.