Коллекции Карельского государственного краеведческого музея насчитывают около 160 тысяч музейных предметов основного фонда.
Фонды музея представляют собой классическое собрание краеведческого музея с богатыми естественнонаучными коллекциями, с достаточно выразительной, но имеющей лакуны историко-бытовой и этнографической коллекцией, интересным фондом письменных источников и фотодокументов, собственным археологическим собранием. Характер собрания во многом обусловлен тем, что музей на протяжении всей своей истории имел комплексный профиль и в своей деятельности был ориентирован на документирование всех историко-культурных и природных процессов на территории всего региона. В настоящий момент другого сопоставимого по количеству и составу предметов музейного собрания, на основе которого можно комплексно представить природу и историю края, в Карелии нет.
Собрание музея (за исключением археологических коллекций) включает в себя в основном памятники, относящиеся к хронологическому периоду после вт. пол. 19 в. Единичными являются памятники 17 и 18 вв.
К наиболее значимой части музейного собрания относятся:
археологические коллекции (около 20 тыс. предметов), в т.ч. предметы из крупнейшего мезолитического могильника на Оленьем острове; гранитная плита с петроглифами (Пери Нос, Онежское озеро); сейд с острова Немецкий Кузов; материалы раскопок Оятских курганов, произведенных В.И. Равдоникасом и А.М. Линевским; Сандальский клад (9-13 вв.)
геологическая коллекция (около 1000 ед. хр.), в том числе образцы болотных железных руд, крицы из сыродутных домниц, остатки печи Туломозерского завода 19 в., коллекция изделий тивдийских камнерезов-кустарей 19 в. и доска коммивояжера с образцами мрамора карельской и союзной промышленности строительных материалов (около 600 предметов) и образцы продукции (свыше 300 предметов)
коллекция народного костюма и крестьянских головных уборов (19 - нач. 20 вв.). Значительное место в коллекции занимает женский костюм (около 300 предметов) из Поморья, Каргополя, Пудожья. Головные уборы включают кокошники, повойники, чепцы, "подчелки", сороки с вышивкой, очелья сорок тверских карел, поднизи и коруны различных регионов Карелии
коллекция образцов и изделий из карельской березы
археологическая коллекция из раскопок на территории Петрозаводской слободы 18 в.
коллекция вышивки (около 800 предметов) из Пудожья и Каргополья, Заонежья, Поморья, Южной Карелии, территории проживания прионежских и оятских вепсов, тверских карел. Особый интерес представляет старая часть коллекции из фондов Олонецкого губернского музея (пудожские и каргопольские образцы)
коллекции прялок из Пудожья, Поморья, Заонежья, средней и южной Карелии (около 200 предметов)
традиционные музыкальные инструменты финно-угорских народов Карелии, среди которых наиболее ценными являются карельские кантеле 19 в.;
предметы мемориального характера, принадлежавшие известным народным исполнителям фольклора Северной Карелии - М.И.Михеевой, Т.А. Перттунен и др.
предметы культового характера (обереги, посохи колдунов и пр.)
архитектурные зарисовки нач. 20 в. работы Р.М. Габе, дающее представление об архитектуре русского Севера, коллекция работ немецкого художника Г. Фогелера, документально запечатлевшего этапы социалистических преобразований в Карелии 30-х г., коллекция работ художника Г.А. Стронка
коллекция западноевропейского и русского фарфора (18 20 вв.), в т.ч. образцы изделий Императорского фарфорового завода, частных заводов Гарднера, т-ва Кузнецовых и др., образцы продукции фарфоровой фабрики Мейсен, Австрии, Франции, Англии, Дании и др.
коллекции фотографий фотографов и фотохудожников 19 - нач. 20 вв. (К. Йогансон, М. Роскин, К. Булла и др.); фотоматериалы фольклорных и этнографических экспедиций, в т.ч. экспедиции Золотарева по Северу Карелии в 1920-е гг., альбом фотографий фольклорной экспедиции братьев Соколовых в Заонежье; фотонегативы инженера А.М. Азанчеева по строительству Мурманской железной дороги 1915-1916 гг., а также отдельные снимки и альбомы по этой теме; альбомы по строительству Беломорско-Балтийского канала 1931-1933 гг.
коллекции военной продукции и художественного литья Александровского завода, действующие модели домны и сверлильного цеха, изготовленные в сер.19в., предметы метрологии, производившиеся на заводе (торговые, рабочие меры, а также образцовые меры, меры жидких и сыпучих тел и др.), измерительные приборы (кружала, крумциркули, лекала, использовавшиеся для проверки военной продукции)
коллекция оружия (180 предметов), состоит из образцов огнестрельного и холодного охотничьего и боевого оружия XVII XIX вв., а также образцов отечественного и зарубежного вооружения XX века
коллекция рукописных и печатных книг кирилловского шрифта 16-19 вв.
коллекция по узникам концентрационных лагерей для гражданского населения, организованных финнами в период второй мировой войны (Ильинский лагерь, Олонецкий р-н), включающая предметы обстановки и быта, одежды и обуви заключенных
коллекция медного литья старообрядческих общин (120 ед.)
тематическая коллекция о судьбах американских и канадских финнов-переселенцев, приехавших в Карелию строить социализм в 1930-х гг. (личные вещи, орудия труда, фотографии, документы)
графические листы с изображением Александровского завода (19 в.), старообрядческий лубок (перв. пол. 19 в.), "купеческие портреты" (19 в.), портреты губернаторов и вице-губернаторов Олонецкой губернии
обширные коллекции, типичные для региональных краеведческих музеев, по истории Карелии в период после Великой Отечественной войны, представляющие различные виды промышленности и отрасли народного хозяйства края
