南通博物苑內文物、標本來源於各地人士和寺院捐贈、售予。1914年編印的《南通博物苑品目》，***收錄文物、標本2973號，1933年增至3605號，每號壹件至數件不等。
至1989年底，館藏品有40115件，其中自然標本6126件，壹級文物55件。藏品具有地方特色，如海安青墩新石器時代遺址出土的石器、陶器、玉器和骨角器，以及漢代的煎鹽工具盤鐵、1973年南通市出土的晚唐（公元827～907年）青瓷皮囊式壺（越州窯仿北方遊牧民族革囊水壺形制燒造）。“陳若虛記”瓷乳，是明萬歷間（1573～1620年） 南通名醫陳實功（號若虛） 特制研藥用具。書畫、刺繡等藝術品中，有揚州八家的李方膺（南通人）的畫和近代刺繡家沈壽的繡品。革命文物中有抗日戰爭時期反清鄉鬥爭的文獻、手稿、武器和烈士遺物。博物苑陳列面積450平方米，分歷史文物、革命文物、自然標本3個基本陳列。 歷史部分有金、玉石、陶瓷、拓本、 土木、車器、畫像、蔔筮、軍器、刑具、獄具等展品；美術部分有書畫、雕刻、漆塑、織繡、緙絲、編物、文具等類，其中露香園的《晝錦堂記》字繡長屏12幅、沈壽繡《耶穌》像為美術精品；教育部分有科舉、私塾、學校3類，有科舉時代的考卷、夾帶、窗課，有學校教學用的教具、模型。
歷史文物陳列的展品，上自原始社會，下至清末，其中有博物苑早期的藏品，如戰國的於、漢代的銅鼓、宋代龍泉窯青瓷爐、元代磁州窯白地黑花瓷枕、明代墓葬中出土的棉布；近代文物中，有張謇的手跡、文獻及其創辦大生紗廠、鹽墾以及文化教育事業方面的實物和歷史圖片；歷史文物陳列的最後部分是辛亥革命烈士、曾任北方革命軍參謀長的白雅雨（南通人，李大釗的老師）的事跡； 展品圖片青花雙耳葫蘆式扁瓶：博物苑藏有壹件乾隆時期的青花雙耳葫蘆式扁瓶，高17.7厘米，口徑2.7厘米，底徑6.2×4.1厘米。此瓶呈葫蘆式，口部以下鼓起、短頸，束腰肩圓腹，上小下大，兩側各附有壹綬帶耳，圈足為略呈長方的橢圓形，足內有“大清乾隆年制”六字三行青花篆書款。瓶口部繪有壹圈變形的如意紋與花葉紋，器腹部兩面的主題紋樣為雙龍捧“壽”，兩條蟠螭龍緊緊圍繞著壹團壽及壹只倒掛著的蝙蝠，龍首位於瓶的下腹部，龍尾上擺至肩部，氣勢恢弘，寓意著“福壽雙全”；瓶體上的輔助紋飾則為卷草紋，耳上繪兩朵花紋，圈足外壁則以回紋作裝飾。這是壹件乾隆早期的青花宮廷陳設器，釉面光潤亮澤，青花發色淡雅秀麗略有暈散，風格依然有雍正時期呈色不穩定、暈散出廓的特征。 張謇用雞血石章：1983年5月13日，南通博物苑在市文物商店購得壹枚雞血石印章。該印章完整無缺，印面是邊長為1.1厘米的正方形，通高3.1厘米。印章體型小巧，精工雕琢，通體密布血斑點，血色圖案極為美麗。印文內容為“臣謇”兩字，采用朱文與白文相間的表現手法，使人有賞心悅目之感，別具壹番韻味。邊款為“經耜制”，經耜為刻制者姓名。從印文內容可以知道，此方印章的持有者為清末狀元、中國近代化的先驅者張謇先生。 狼山支雲壺：此壺由中國著名民間發明家、促進中國和平統壹大業發展和文化藝術大使季漢生創意設計，壺體正面的“狼山勝景圖”由著名國畫大師陳大章創作，壺體背面的“碧落名珠耀江海，百波灩瀲滌潮頭”書法由世界教科文衛組織首席藝術家張玉奎書寫，壺身字畫均由中國刻繪藝術協會主席張大林鐫刻，壺底“季漢生”印章由南通書協主席丘石篆刻。“狼山支雲壺”是季漢生繼創作“中華龍壺”、“九二***識壺”之後的又壹力作，現已收藏在在中國首家博物館——南通博物苑。此壺壺體為圓臺狀，寓意南通歷史文化名城及江海兒女的潤圓澤通；壺高14厘米，表示南通是中國首批對外開放的14個沿海城市之壹；容量為1069毫升，與南通自然景觀狼山的海拔高度106.9米相對應；壺鈕為玉器古塔雕塑，象征“山海擁金蓮，乾坤落天柱”的狼山支雲塔；壺嘴與壺把，作為壺體的延伸，象征環繞中國近代第壹城南通老城區的“翡翠項鏈”濠河。 自然部分有動、植物活體、標本、化石和礦物。動物類有國外的標本，如南洋群島的時樂鳥，印度的鱷魚，俄羅斯的斑鼠，美洲的袋鼠、蜂鳥，朝鮮的筆貝，新加坡的石蠶等標本；植物類中有羊齒植物化石、各種果木和藥用植物；礦物類有1910年清末官商合辦的博覽會南洋勸業會結束後捐贈的各省礦石標本。
自然標本陳列品中，有須鯨亞化石和現代鯨骨骼以及啟東隕石、本地珍稀鳥類和昆蟲標本。