Muzeum spravuje rozsáhlé sbírky dokumentující vývoj mnoha technických oborů, přírodních a exaktních věd a průmyslu na území dnešní České republiky. Nejzajímavější a často unikátní sbírkové předměty si lze prohlédnout ve stálých expozicích i krátkodobých výstavách. Součástí muzea je také Knihovna NTM s odborným fondem zaměřeným na dějiny vědy, techniky a průmyslu. V minulosti převzala fondy dvou významných knihoven - knihovny Jednoty ku povzbuzení průmyslu v Čechách a knihovny Spolku architektů a inženýrů (SIA).

Archiv dokumentů k dějinám techniky, vědy, průmyslu, řemesel, podnikání a obchodu na území České republiky. Založen byl v roce 1931 jako součást Spolku technického muzea československého. Veden byl např. prof. Josefem Šustou, prof. Bedřichem Mendlem nebo Dr. Janem Kleplem. Z iniciativy posledně jmenovaného vznikla tzv. Kleplova sbírka vzpomínek, ve které je uloženo i množství pamětí relevantních pro Krkonoše. Jako výběr je možné uvést: větší množství vzpomínek lidových písmáků a kronikářů v originále i opisech, značný počet rukopisných vzpomínek dělníků z Krkonoš, sbírky pamětí na stávku v Liebigově továrně ve Svárově, dále na práci ve sklárnách a mačkárnách, o putování lidových muzikantů apod. Sbírka má rozsah 31,28 bm, ale je doposud celá nezpracovaná. V archivu je dále uloženo několik fondů pozůstalostí osob spjatých s Krkonoši, např. Prospera Pietta de Rivage.