La colección del MHM está constituida por diversos objetos de valor patrimonial, los cuales dan cuenta del surgimiento, trayectoria y transformación de la historia de la Nación y de su Ejército, como también de las expresiones artísticas y de las técnicas artesanales e industriales de los períodos comprendidos en el guion museológico. Estos objetos, a través de su acopio, conservación e investigación, archivo, documentación y puesta en valor, permiten a los visitantes e investigadores, a través de la observación, elaborar un relato más próximo e inmediato de la historia nacional e internacional que se presenta.
Además, el MHM custodia, en comodato, objetos y obras de arte que pertenecen a terceros, tanto de instituciones como de colecciones particulares.
Los objetos patrimoniales del MHM se encuentran agrupados en siete categorías de colecciones:
-Pintura histórica
-Textil y vestuario militar
-Documentos y libros
-Numismática y medallas
-Armas y armamento militar
-Fotografía
-Objetos de procedencia militar, tales como: equipos de telecomunicaciones, sanidad, ingeniería e instrumentos musicales, entre otros.