市博物馆收藏各类文物和古生物标本逾3000件，寿州窑的瓷器标本1万余件。馆藏文物以春秋战国时期蔡、楚两国和汉代文物以及隋唐时期古寿州窑的瓷器最具特色，其中有国家一、二级文物40件，如商代饕餮纹铜、春秋蔡侯铜鼎、战国楚“王”字铜量、秦茧形陶壶、西汉玉璜、东汉酱釉方格纹瓷罐、汉代铁锄、铁锸、铁镰、六朝越窑四鸡系青瓷罐、隋代寿州窑青釉四系盘口瓷壶、唐代寿州窑黑釉瓷注、黄釉璧形足瓷碗，元代龙泉窑梅青荷叶盖瓷罐等。古生物化石藏品有淮河古象、野牛、水鹿、肿骨鹿等古脊椎动物化石，其中以3.20米长的淮河古象门齿化石最为罕见。