Patrimoniul muzeal este alcătuit din colecţii arheologice şi istorice care pun în valoare istoria Craiovei şi istoria românilor din antichitate până în prezent.
Colecţiile arheologice s-au constituit în urma săpăturilor arheologice întreprinse de specialiştii muzeului, a donaţiilor şi a achiziţiilor. Colecţiile arheologice ilustrează perioadele istoriei vechi, perioadei romane precum şi a Evului mediu timpuriu.
Colecţiile istorice provin ca urmare a donaţiilor familiilor Aman, Cornetii, a iubitorilor de istorie precum şi a achiziţiilor.
Colecţiile se împart în:
• Tezaur
• Colecţii arheologice
• Colecţii medievale
• Colecţia modernă-contemporană
• Colecţii de numismatică
Muzeul Olteniei deţine un important fond de carte veche românească şi străină.