Hiện nay, trong kho bảo tàng Hà Nội đang lưu trữ khoảng 16.000 hiện vật, trong đó riêng kho cổ vật quý hiếm đã chiếm tới hơn 7.000 hiện vật với đủ loại hình và chất liệu khác nhau. Nếu chỉ tính riêng các sưu tập hiện vật văn hoá khảo cổ học đã chiếm tới hơn 2.000 hiện vật là những sưu tập hiện vật bảo tàng rất có giá trị về khoa học và lịch sử. Hà Nội là một trung tâm quần cư của người Việt cổ. Điều này được thể hiện ở kết quả nghiên cứu các giai đoạn văn hoá khảo cổ được diễn biến và phát triển liên tục qua các cuộc khai quật khảo cổ ở các di chỉ như Đồng Vông, Xuân Kiều, Bãi Mèn, Tiên Hội, Đình Chàng, Đường Mây... Khu di tích Cổ Loa là ruột kho lưu trữ lớn. Các hiện vật bảo tàng ở đây có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu lịch sử Việt Nam, văn minh Đông Sơn trong buổi đầu dựng nước.

Trong quá trình nghiên cứu và chỉnh lý hiện vật, bảo tàng Hà Nội đã hình thành các sưu tập như: Sưu tập đồ đá, sưu tập đồ đồng, sưu tập gốm sứ các thời Lý, Trần, Lê, Nguyễn, sưu tập gốm sứ của Trung Quốc, Nhật Bản... Các bộ sưu tập này rất phong phú và đa dạng, có giá trị lớn về khoa học và lịch sử.