Музейное собрание МБУК «Дзержинский краеведческий музей» насчитывает более 40 000 единиц хранения основного фонда и около 25 000 единиц хранения научно-вспомогательного фонда. Фонд музея разделен на коллекции «Археология», «Керамика, фарфор, стекло, кость», «Ткани», «Дерево», «Металл, камень», «Археология», «Художественные произведения», «Наука и техника», «Редкая книга», «Предметы церковного культа», «Рукописные и печатные документы», « Фото».
Основа коллекции «Археология» — это предметы, найденные в окрестностях Дзержинска под руководством бывшего директора музея Б.А.Софонова. В коллекцию входит керамика, орудия труда каменного века, макет жилища ранней бонзы, скульптурные портреты древних жителей края, выполненные по методу реконструкции академика М.М. Герасимова
Коллекция фарфора включает в себя предметы конца XIX в. фабрик М.Ф. Кузнецова и предметы советского периода.
Наиболее интересными предметами в коллекции «Ткани» являются предметы одежды и интерьера, которые использовались в нашем крае в конце XIX – начале ХХ веков. Это крестьянская и городская одежда, золотное шитье, предметы обихода и интерьера (занавески, полотенца, скатерти, подзоры), в различных техниках исполнения: горьковский гипюр, ришелье, вышивка гладью и крестом.
В коллекцию «Художественные произведения» входят работы дзержинских художников, которые интересны тем, что изображают город и его окрестности с первой половины ХХ века и до настоящего времени. Это произведения старых мастеров: Н.К. Гусельникова, М.П. Захлестина, В.И. Ганьшина, Л. А. Рудакова и работы современных авторов.
В коллекции «Наука и техника» находятся уникальные предметы середины XIX века, созданные жителем деревни Бабино Чернореченской волости, изобретателем и конструктором К.Ф. Бочкаревым: токарный станок и часы с годовым и месячным заводом.
Одними из самых старинных предметов коллекции «Металл, камень» являются воинские доспехи XVI-XVII веков: шлем и кольчуга.
Коллекция «Редкая Книга» включает в себя рукописные и старопечатные книги на старославянском и церковнославянском языках. Это церковные издания XVII-XIX веков: «Октоих» 1616 г., «Жития святых» XIX в, «Минея служебная» XIX в. и другие.
Особое место среди всех экспонатов музея занимает коллекция эксклюзивных зажигалок из собрания министра внешней торговли СССР, почетного гражданина г. Дзержинска Н.С. Патоличева.
Среди них есть уникальные экземпляры, сделанные руками заводских умельцев в годы Великой Отечественной войны, а так же выпускавшиеся ограниченными сериями ведущими зарубежными фирмами середины ХХ века, представительские сувениры, вручавшиеся на правительственном уровне при подписании международных договоров.
Коллекция собиралась на протяжении почти 50 лет и была подарена городу Дзержинску, который Н.С. Патоличев считал своим родным.
Обширные коллекции «Фото» и «Документы» отображают историю города Дзержинска, его строительство, деятельность предприятий города, в том числе в годы Великой Отечественной войны, послевоенное строительство.
