W muzealnej kolekcji gromadzone są przedmioty, dokumenty, fotografie, dzieła sztuki, zabytki archeologiczne, zbiory cyfrowe (m.in. nagrania historii mówionej) oraz wszelkie inne pamiątki mające związek z dziejami żydowskich oświęcimian od II połowy XVI w. aż do współczesności. Szczególną część kolekcji stanowią zabytki archeologiczne odkryte na terenie zniszczonej przez Niemców podczas II wojny światowej Wielkiej Synagogi w Oświęcimiu (2004) oraz kolekcja przedmiotów, głównie osobistych, należących do Szymona Klugera (1925–2000) – ostatniego żydowskiego mieszkańca Oświęcimia.