該館館藏文物豐富多彩。***藏有陶瓷器、金銀器、玉器、石刻、古書畫、錢幣等項歷史文物和革命文物、動物化石約3000件。經全國及本省著名專家鑒定，其中1級文物16件，2級101件，3級428件。這些文物中以當地古墓群、古遺址、古窯址出土的文物最具地方特色。新石器時期的石器，有在本市某樓嶺、英典北等七個山崗遺址采集的石斧、石鑄、石環、碩石、網墜等400多件，采集了許多夾沙陶片。說明距今四五千年前的新石器時期，先民們已在雷州大地勞動生息。石器中有大型石鏟壹件，棱角對稱，打磨光潔，可同《中國文物精華展》那把石鏟相媲美。
從考古調查發現雷州唐代已有古窯址，宋元時期古窯址有50多處，許多村莊以窯命名如碗洋（雷州方言“窯”與“洋”同音）、舊洋、後洋等，生產相當興旺。民窯產品常在古墓中出土。該館收藏出土的青釉罐、瓷枕、瓷棺等***70多件。彩瓷罐、瓷枕造型優美，釉色晶瑩。邊飾繪弦紋、卷草紋、銅錢紋。設開光，內繪折枝蓮花、菊花、風鳥、人物及書寫吉祥語或詩詞。構圖多層，主次分明，線條流暢，有水墨畫特點，富有鄉土氣息，具有宋代北方磁州窯的特點。揭彩俗稱儲紅色彩，是釉下單色彩繪，在瓷器上最先使用，開創陶瓷與繪畫結合的先河，為以後青花瓷、五彩瓷奠定基礎。故宮陶瓷專家馮先銘先生在世時給予高度評價。省博物館老專家宋良壁、曾廣億等都著文價紹。有4件由廣東省博物館收藏展出，有18件參加《廣東五代至清文物展》在香港中文大學展覽館展出。有3件收入《中國陶瓷圖錄·廣東分冊》。這些青釉揭彩瓷器是研究廣東彩瓷歷史和磁州窯系在全國傳播的重要實物資料。館藏的其他陶器，也有不少精器。如元墓出土的刻像磚29塊，刊登於全國性雜誌《考古學集刊》，這批明器反映了我國南方壹帶的習俗。明代青花寶柞紋盤曾在香港展出。收集的流散文物中有新石器時代距今4000年的彩陶器；漢代陶罐；明清青花瓷器也有不少珍器。
銅器有戰國銅劍，宋代紀年墓出土的銘文銅鏡、元代紀年銅權、康熙銘文鐵炮、乾隆銘文鐵鐘等。 館藏古書畫，有雷州清代福建巡撫陳瑸、清翰林院編修陳昌齊；翰林院庶吉士李晉熙；進士蔡寵；舉人陳喬森；兵部主事吳應性；拔貢梁成久等人的書畫和著作手稿以及民間畫家陳鶴年、林槐等人的繪畫作品。這些作品反映了雷州清代名人在文化藝術方面的成就。清鹹豐年間舉人陳喬森的書畫更為其中之伎住者。陳喬森學識淵博，工待善畫，畫尤工蘆蟹，被稱為廣東才子，晚年主講雷陽書院30年。該館收藏有他的書畫作品20多件。 收藏的外地書畫家作品，有清兩廣總督阮元、大書法家湖北楊守敬、清翰林以書法著稱於世的湖南省何紹基、清代畫壇“四王”之壹、江蘇王原祁、清名畫家上官周、清著名書畫家桂林陳贏藻、清進士吳鳳藻、清代粵西狀元林紹棠、清兵部尚書彭玉群等人的書畫作品。其中以清代大書法家湖北宜都楊守敬的書法作品最為珍貴。楊守敬系同治舉人，美術家辭典介紹他：善考證，精鑒別，治金石卓有聲譽，尤工四體書。他與雷州舉人陳喬森友善。當他接到陳喬森訃告時，不勝哀悼，決定為故人做點事。手書百聯，分贈喬森生前友好，以所得全部書款，捐助喪葬事宜。所以雷州才能較多地保存有楊守敬的墨寶真跡。楊守敬還應陳喬森臨終之囑，撰寫墓誌銘並給陳喬森寫了壹副挽聯（這些珍貴石刻現都保存在該館）。該館還收藏有清嘉慶、鹹豐年間的聖旨。清康熙皇帝禦筆贈閩撫陳瑸的“詩匾”。這“詩匾”是壹件十分難得的珍貴文物。 石刻方面有南宋紹興年間孔子與弟子石刻像，明萬歷年間魁字碑，似字似畫，具有很高的藝術水平（古人認為奎星管理文運，甚為崇拜）。清代雷陽書院碑，楊守敬撰並書的陳喬森墓誌銘及石聯。還有明代洪武年間雷州城西門門額“中和”二大字石匾。
古錢幣有當地出土的漢代五林、大泉五十，有唐代的乾元通寶、開元通寶及大量來錢、明、清通寶，出土的明代紋銀（元寶）尤為珍員。館藏傳世文物“大清鎮庫、鹹豐通寶”大銅錢，直徑 14厘米、內孔邊長 2。5厘米，重 2。1市斤，實為國內罕見的錢王。該錢與錢幣辭典“大清鎮庫”大錢拓片，模樣規格完全壹致。辭典介紹：大清鎮庫錢，據說民國初年閹人自庫中竊出，其有五枚，其三枚為英人以重值購去，現國內僅存其二，蓋清錢中無價之寶也。