Коллекция музея представлена 190 ед. хранения. Начала формироваться с 1950 годов. Среди первых поступлений были работы скульптора Ю.Ф. Екубенко «Портрет И.Н. Деменева», «Архитектор А.Н. Воронихин», «Портрет Н.И. Коновалова» и «Портрет А.Н. Королева» и две работы В.А. Чествилова «Седой Урал» и «Рудокоп».
В 1960 годы поступают работы, переданные Пермской художественной галереей: «Мать с детьми» (автор Г.Л. Железнякова), «Свинарка» (автор Л.П. Дружинин). Также в фонды поступили скульптурные работы Д.П. Шварца, С.С. Ахуна и других мастеров. Несколько работ московского мастера И.В. Крестовского «Графиня С.В. Строганова», «А.С. Пушкин на дуэли», «Шахтер», барельефы «П.И. Чайковский» и «М.П. Мусоргский» и другие представлены в гипсе.
Особое место в коллекции занимают работы Л.С. Мартынова, среди которых «В свободную минутку», «Портрет И.И. Ковзеля», «Портрет И.Ф. Коновалова», «Портрет К.М. Шалахина» и «Портрет Героя Соцтруда А. Андыревой». Творчество Г.П. Контарева представлено несколькими работами: «Юность», «Портрет хирурга А.П. Носкова», «Полярник», «Портрет К.И. Циренщикова», «Портрет А.А. Одиничева», выполненными в металле, а также множеством гипсовых скульптур (38). Одним из недавних поступлений была его гипсовая работа «Портрет В.П. Форрата». Ученик Л.А. Старкова башкирский скульптор З.Р. Басыров представлен двумя скульптурами из дерева «Восточная невеста», «Девушка-лебедь» и макетом памятника Мирсаиду Ардуанову. Поколение 1980-2000 годов представляют Н.Н. Заграбов (работы «Ночь», «Маленький Будда»), Ж.А. Заграбова («Лев»), член творческого объединения «Пятерка» Ю.И. Устинов («А.С. Пушкин», «Танюшка»), творческой четой Клименко (Екатеринбург).
Каслинское литье представлено следующими работами: «Портрет Императора Александра II», скульптурами «Джигитовка», «Юноша с конем», «В.И. Чапаев на коне», «Данило-мастер», «Юный хоккеист», «Орленок», фигурками чертиков. Есть в фонде также несколько предметов литья (СУЛЗ), например, «Дон Кихот». Интересны другие работы из металла: эмблема БСЗ с изображением белки, шахматная фигурка «Конь», навершие в виде фигуры двуглавого орла, скульптурная композиция «Мальчик у колодца» (бронза), маскароном в виде льва и масками, снятыми с Усадьбы Голицыных. Также интересны чугунные литые плиты с памятными надписями: «Каменные 3 лавки построены 1837 года» и «Весною 1810 года возвышалась вода до означенной линии» (была снята с алтарной апсиды часовни Спаса Убруса, Усолье).
Изделий Кунгурского гипсолитейного завода немного, среди них: «Василий Теркин», «Хозяйка Медной горы», «Иван-царевич и серый волк», «Емеля», «Девочки»