В фондах музея насчитывается более 49 тыс. предметов. Собрание музея включает богатую археологическую коллекцию, выразительную историко-бытовую и этнографическую коллекции, большую коллекцию самоваров. Интересны личные коллекции знаменитых земляков, фонд документов и фотографий дореволюционного периода и первых лет Советской власти, материалы по Великой Отечественной войне.

          Музей располагает солидным собранием картин местных художников и художников Саратовской школы живописи. Музейное собрание постоянно пополняется в результате археологических экспедиций, а также благодаря пожертвованиям частных лиц и организаций.
Составной частью музейного фонда является археологическая коллекция. Наиболее интересные экспонаты обнаружены при раскопках мезолитических и неолитических стоянок в районе сёл Шапкино и Инясево, курганов эпохи бронзы у с. Тростянка, раннего железного века у с. Ключи и грунтового протославянского могильника у с. Инясево и Рассказань III.
В коллекции документов особый интерес вызывают доклады и отчеты Балашовской уездной земской управы, журналы уездных земских собраний второй половины XIX–начала XX вв., отражающие многогранную деятельность местного земства. Среди уникальных документов имеется дневник ключника Ирининской экономии наследников В.Л. Нарышкина за 1912 год. Представляют интерес документы периода революции и гражданской войны, материалы о жизни и деятельности земляков – героев Великой Отечественной войны, известных деятелей российской науки и культуры.
В фондах музея имеется значительная коллекция фотографий конца XIX–начала XXI вв. Интересны снимки местных фотографов С. Аронса, М. Иванова, А. Фролова, Ф. Паляева и Н. Донкова, которые запечатлели типы жителей уездного г. Балашова – представителей различных слоев и сословий населения конца XIX–начала XX вв. Коллекция работ земского фотографа Н.С. Костикова 1906–1911 гг. содержит фотографии с сельскохозяйственных выставок Балашовского земства и опытного поля имения Нарышкиных. Музей располагает подлинными фотографиями многих известных земляков, сюжетными фотографиями, отражающими традиции и обряды местных жителей, историю предприятий и учреждений, природу Прихоперья и Балашовского района.
В коллекции музея имеется несколько редких краеведческих изданий. Среди них книга А. Леопольдова «Статистическое описание Саратовской губернии» (С.-Петербург, 1839 г.), книга А. Никольского «Хозяйственное описание Балашовского уезда Саратовской губернии» (С.-Петербург, 1839 г.) и др.
Предметы нумизматики представлены бумажными денежными знаками, монетами России и СССР XVIII-XXI вв. из серебра, меди и никелевых сплавов.

          Имеются наградные и памятные медали, печати конца XIX-начала XX вв., а также ордена, медали, знаки и значки советского периода.
В этнографической коллекции представлены русская и украинская женская и мужская, праздничная и повседневная, обрядовая народная и городская одежда, а также образцы домотканых тканей конца XIX–начала XX вв. В фондах музея хранится большая коллекция образцов синтетических шелковых и капроновых тканей, выпускавшихся на местном Комбинате плащевых тканей им. 50-летия СССР (ныне АО «Балтекс») в 1968-2002 гг.
В фондах имеются немногочисленные изделия из фарфора и фаянса второй половины XIX-начала XX вв., изготовленные на фабриках М.С. и И.Е. Кузнецовых, Гарднера, Храпунова-Нового. Предметы местного гончарного производства представлены в основном кувшинами, кринками, мисками первой половины XX в.
Коллекция декоративно-прикладного искусства располагает изделиями из художественного металла второй половины XIX–начала XX вв.
В коллекции самоваров (около 60 предметов) имеются образцы жаровых и электрических изделий российского и советского производства второй половины XIX–начала XX вв.

      Среди представленных в музее предметов техники - ручной типографский пресс XIX в., граммофоны начала XX в., патефоны, радиодинамики, радиоприемники 1940-1970-х гг., различные фотоаппараты XX в., образцы продукции местных промышленных предприятий, в том числе слюдокомбината и завода автотракторных прицепов 1960-1990-х годов. Особый интерес представляет кресло-катапульта КМ-1 1950-х годов. Подобные устройства испытывал уроженец г. Балашова Герой Советского Союза Юрий Гарнаев.
В составе коллекции графики особый интерес представляют План города Балашова 1846 г., открытки начала XX века с видами Балашова и его окрестностей, отпечатанные в издательствах «Контрагент печати» в Москве, «Контрагентство А.С. Суворина и К», и открытки местных издательств М.К. Васильева, М.Я. Васильевой, М.А. Богатырева.
Основу коллекции живописи составляют работы местных художников: С. Минаева, Ф. Соколова, Д. Панкратова, А. Бежкиневой, В. Попова и др. Представлены и работы известных художников Саратовской школы живописи: Народного художника России, председателя правления Поволжского отделения Российской академии художеств А.Учаева, Т. Хахановой, Р. Батаршина, В. Карякина, В. Чудина и др.