Сегодня в музее и его отделах хранится более 270 тыс. музейных предметов, в т.ч. более 146 тыс. - основного фонда. Музейное собрание состоит из двух частей: естественной, отражающая палеонтологии, геологии, растительном и животном мире региона, экологические проблемы и исторической, характеризующий Луганщину с древнейших времен до наших дней. Среди естественных сборников (7,5 тыс. ед. Сб.) Отличается палеонтологическая коллекция (2,5 тыс. ед. Сб), которая достаточно полно характеризует древнейшую флору и фауну. Значительную научную ценность имеет один из наибольших в Украине археологических коллекций (68 тыс. ед. Сб), в которой представлены все древние эпохи и археологические культуры известны в регионе.