內蒙古博物館是壹個地理博物館。建館後考古調查發掘獲得的珍貴出土文物，是藏品的重要來源，也是藏品的壹大特色。在原始社會階段，從呼和浩特大窯村舊石器石廠出土的石器，到胡萌薩拉烏蘇、伊盟、紮賚諾爾人的河套人的化石和石器，再到新石器時代著名的紅山文化的玉器、阿山遺址的骨器，都有壹定數量的收藏。沂蒙阿魯孜登出土的戰國時期匈奴內蒙古自治區博物館陳列的王遼官，赤峰馬旭墓出土的全套鍍金馬鞍，烏蒙集寧路舊城遺址出土的元代絲綢，呼和浩特東郊白塔出土的鈞窯香爐，都是我國同時期的珍品。博物館還十分註重民族民間文物的征集和收藏。博物館現有民族民間文物3000余件(套)，能全面反映蒙古族、鄂溫克族、鄂倫春族、達斡爾族的生產生活習俗。其中，生活在內蒙古不同地位的蒙古族婦女的服飾和宗教遺物最為引人註目。
內蒙古被稱為“化石之鄉”。通過多年的考古發掘，內蒙古自治區博物館收藏了相當多的化石標本。巨大的恐龍、猛獁象、柔毛犀牛和幾種標準的中新生代動物群化石吸引了大量的國內外觀眾。