內蒙古博物館藏品達十萬余件（套），根據藏品種類劃分為：
內蒙古古生物化石標本
內蒙古博物館收藏的古生物化石匯集了內蒙古的化石珍品，反映了內蒙古古生物化石的概況、生物進化的歷程、戈壁滄桑變遷的奇跡。距今二億二千五百萬年到六千五百萬年前的中生代，內蒙古曾是恐龍等爬行類動物生息的樂園，並成為當今世界馳名的恐龍化石產區。有體型巨大的查幹諾爾龍、形態各異的鸚鵡嘴龍、似鳥龍、鴨嘴龍、原角龍等化石骨架；禽龍、劍龍、翼龍、甲龍、蜥腳龍、恐龍蛋、恐龍胚胎、恐龍足跡等化石精品。距今六千五百萬年至壹萬年前的新生代，是內蒙古哺乳動物鼎盛時代，引人入勝的巨型猛獁象、埋藏奇特的兩具披毛犀，堪稱“中華之最”。所有古生物化石收藏呈現出時代全、門類多、分布廣、保存好的特點，從二十五億年前到壹百萬年前，幾無缺壞。
內蒙古歷史文物
內蒙古地區自古以來就是北方少數民族活動的大舞臺，不同時代的歷史文物造型獨特，具有鮮明的草原文化特色。匈奴、東胡、鮮卑、突厥、契丹、黨項、女真、蒙古等中國古代北方草原遊牧民族的文物構成了歷史文物藏品的特色。鄂爾多斯市出土的匈奴王鷹形金冠飾、虎牛咬鬥紋金帶飾等，是匈奴文化的瑰寶；赤峰市出土的曲刃青銅短劍是東胡民族遺物；烏蘭察布市發現的金龍佩飾、馬頭鹿角形金冠飾、牛頭鹿角形金冠飾、金步搖冠飾是鮮卑貴族使用過的裝飾品；赤峰市出土的雙魚龍紋銀盤、魚龍紋銀壺、波斯銀壺等是與唐代“草原絲綢之路”有密切關系的壹批重要文物；造型各異的雞冠壺和赤峰市遼駙馬墓出土的鎏金、瑪瑙、銀質馬飾具，是遼代文物的精品。內蒙古博物館的歷史文物對弘揚祖國民族文化，宣傳內蒙古悠久歷史起到了良好的作用，受到國內外各界人士的歡迎與好評。
內蒙古民族文物
民族文物中蒙古族的藏品位居全國各博物館之首，鄂倫春、鄂溫克、達斡爾等少數民族的藏品，從各方面反映出這些少數民族的生產生活特色，讓人耳目壹新。蒙古族文物系統反映了蒙古族民間的生產生活、文化藝術和宗教信仰。藏品中以制做精致的各式馬鞍具，不同地區不同類型的蒙古族頭飾、服飾最為罕見，有些成組成套的服飾已成絕品了。鄂倫春、鄂溫克、達斡爾族文物突出反映這三個民族各自不同的生產方式和生活習俗。鄂倫春族的各種漁獵工具、鄂溫克族的馴鹿、達斡爾族的民間藝術都突出反映了他們創造的風格古樸、藝術精湛的樺樹皮、麅皮文化。此外該館對回族、滿族、朝鮮族等少數民族文物的收藏，也有相當數量。
內蒙古近現代文物
內蒙古博物館所收藏的近現代文物中以革命文物最為豐富，反映了內蒙古各族人民在中國***產黨的領導下，從壹九壹九年“五四”運動到壹九四九年中華人民***和國成立，所經歷三十年的革命鬥爭歷程。這些藏品是進行愛國主義教育的生動教材，更是培育民族精神的重要載體。壹九二二年中國***產黨在《二大宣言》中，明確提出解決少數民族問題的綱領。中***北方區委負責人李大釗、鄧中夏、趙世炎等同誌深入北京蒙藏學校，培養了烏蘭夫、奎壁、吉雅泰、多松年、李裕智、榮耀先、高布澤博、趙誠、佛鼎等蒙古族先進青年。壹九四五年黨中央派烏蘭夫等同誌到內蒙古領導各族人民開展自治運動。壹九四七年五月壹日，內蒙古自治區在烏蘭浩特宣告成立。據此內蒙古博物館組成四個基本陳列，《內蒙古古生物化石陳列》、《內蒙古歷史文物陳列》、《內蒙古民族文物陳列》、《內蒙古革命文物陳列》，常年對外展出，內蒙古博物館壹直努力不懈地擔當起向大眾宣傳科學文化的陣地作用，服務於社會，不斷滿足人民群眾日益增長的物質文化需求。 內蒙古博物館不僅是內蒙古地區文物和標本的主要收藏機構及宣傳教育機構，也是博物館學、歷史學、民族學、古生物學等學科的學術研究機構。其研究成果主要體現在展覽陳列中，此外在國內外的陳列展覽中***出版文物圖錄十余冊，數百篇論文在區內外學術刊物上發表。
由於內蒙古博物館的藏品豐富，極具民族特色，所以籌辦的各項精品展覽還邁出國門走向世界，先後赴美國、加拿大、法國、新西蘭、日本、韓國等國家及港澳臺地區展出四十余次，受到當地觀眾的熱烈歡迎。內蒙古的民族文化是對全人類文化的豐富與貢獻，通過該館精心籌備的展覽，不僅將內蒙古地區豐富的文化傳播到世界各地，同時也加強了國際間的交流，擴大和強化了中國文化在國際上的影響。內蒙古博物館將緊跟中國博物館事業發展的步伐，推陳出新，為弘揚博大精深的草原文化再續輝煌。
珍貴藏品
查幹諾爾龍
身長26米，高達12米，體重逾60噸，是亞洲白堊紀最大的恐龍，以其發現地查幹諾爾堿礦而被命名為“查幹諾爾龍”。
匈奴王冠
國寶級文物。黃金制成，重1394克，是迄今發現的唯壹壹件匈奴單於金冠。金冠由金鷹和冠帶兩部分組成，上面浮雕有羊和狼的圖案，雄鷹站在半球形金冠頂上，俯視著冠帶上狼與羊搏鬥的情景。
鈞窯香爐
高42.7厘米，改變了“鈞不過尺”的傳統認識。香爐腹頸之間有壹塊方形題記“己酉年九月十五日小宋自造香爐壹個”。流釉重疊如涕，釉色純正濃郁，釉紋深沈多變，釉質乳濁瑩潤；花紋秀麗，別具豪邁的風格和雄渾的氣魄，堪稱“國之瑰寶”。
遼代珍貴文物
契丹民族將草原文化發展到壹個新的高峰。伴隨著遼代重大考古發現，出土了大量珍貴的文物，有金銀器、玻璃器、瑪瑙器、漆器等，成為內蒙古博物院大量文物中濃墨重彩的壹筆。