A történelmi emlékezet, a múlt linearitásának megőrzése, a nemzeti és a mikrohistória emlékeinek gyűjtése, kutatása, bemutatása a múzeumok feladata. Ezen intézményeknek a kultúra egészében és a társadalmi értékrendben elfoglalt helye meghatározza az utánunk következő generációk korunkról alkotott képét is. A múzeumok gyűjteménygyarapítási köre kifejezi az adott kor gazdasági, politikai, kulturális életének összefüggéseit. Az a tény, hogy a múzeum milyen tárgyakat, dokumentumokat, műveket válogat be és gyűjt a jövő számára megőrzendő kollekcióiba, tükrözi korának a történelmi emlékezethez való viszonyát. Ez azt is jelenti, hogy kiválasztja azokat az értékeket, amelyek a nemzeti, helyi történelem számára fontosak itt és most, illetve azok lehetnek majd az ezt követő nemzedékek számára. A múzeum szerepe tehát különleges: egyrészt a múlt enciklopédiája, másrészt a jelenkor lenyomata, valamint a jövő generációi számára értékrendet hordoz, történelemszemléletet ad, és kijelöli a történelmi emlékezet koordinátáit. A kiállított tárgyak sokfélesége jól érzékelteti az elmúlt időszak gyűjtőmunkáját és a gyűjtemények emberi léptékekkel is mérhető, átélhető gazdagságát.
Régészeti gyűjtemény
A régészeti gyűjtemény nagysága országos szinten is előkelő helyen áll. Mindez többnyire az ásatásokból (tervszerűen végzett kutatások, újabban az ún. beruházást megelőző feltárások, leletmentések, terepbejárások), a lelőhelyek felszíni nyomok alapján történő beazonosításából, kisebb részt a váratlanul felbukkanó tárgyakból, ajándékokból tevődik össze.
Kiemelkedő kutatási programként szerepelt a középkori királyi bazilika feltárása, a Nemzeti Emlékhely kialakítása. Tervásatás két római kori lelőhelyen, Gorsiumban és Szabadbattyánban folyik. Gorsiumban, Alsó-Pannonia császárkultuszának színhelyén az utóbbi években került felszínre az Augustus-templom és a Forum egy része. Szabadbattyánban Pannonia eddig ismert legnagyobb méretű (13000 m2 alapterületű) késő római kori épületének feltárása folyik. A beruházást megelőző feltárás keretén belül kiemelkedő volt a csóri elkerülő út őskori objektumainak felszínre hozatala. 2004-ben az M6-M8 autópálya kapcsán az őskortól a középkor végéig terjedő időszakból tártak fel telepeket, temetőket. Czanik Béla református lelkész ajándékaként került Kajászóról a gyűjteménybe egy korinthusi oszlopfő, valamint a pátkai Polgármesteri Hivataltól egy fogadalmi oltárkő.
A kiállításon az ásatások igen gazdag anyagából kerülnek bemutatásra nemesfémből, bronzból és vasból készült tárgyak, kerámiák, síregyüttesek, falfestmények, in situk, kőemlékek.
Helytörténeti gyűjtemény
A helytörténeti gyűjtemény a fehérvári családok, polgárok és a megye különböző településein élők ajándékozásai révén gyarapodik. Így került a gyűjteménybe néhány olyan egyedi tárgy, amelyeket ajándékozóik megőrzendőnek, érdekesnek tartottak. Ilyenek például a technikatörténet szempontjából ma már különlegességnek számító háztartási gépek (ősmosógép, jégszekrény, bőr- és szőrmevarrógép, első telefongyári fejlesztésű számítógép), érdekes fényképek, tablóképek, újságok, könyvek és kézimunkák.
Egy-egy évforduló vagy a múzeum által rendezett kiállítás, illetve teljesen egyéni ok is indíthatta ajándékozásra az embereket. Ezúton jutottak a kollekcióba a holocaust-évfordulóhoz tartozó tárgyak (Stelczer Jánosnétól, Halász Évától), egy 1848-as zászló (dr. Aradi Jánostól), képes újságok, a hétköznapi élet mindennapjait bemutató családi fotók (Aposztolovits Miklóstól, Smohay Tamástól), ruhák, babák és az óvodatörténeti anyag (dr. Moskovszky Évától, Elek Erikától, Sebestyénné Szakál Annamáriától).
Más hagyatékok az örökösök, utódok jóvoltából kerültek múzeumi megőrzésre (Havay-, Ács-, Brajnovits-, Csikós-, Kabáczy-hagyaték).
Néhányszor, egy-egy kiemelkedő tárgy vagy tárgy-együttes esetében volt alkalom vásárlásra is. Így jutott a gyűjteménybe Márky Béla keramikus fehérvári kályhája, egy érem- és képeslapgyűjtemény (Kiss Zsuzsannától ill. Romsics Imrétől) valamint a 17. Gyalogezred újoncait ábrázoló fotó.
Képzőművészeti gyűjtemény
A Szent István Király Múzeum az elmúlt évtizedekben országos rangot vívott ki a kortárs magyar képzőművészet gyűjtésében és bemutatásában. Képzőművészeti gyűjteménye az ország legjelentősebb kollekciói közé tartozik, jelenleg mintegy 6000 tárgyat foglal magába, amelynek legnagyobb része a kortárs magyar művészetet reprezentáló festmény, grafika és szobor. A gyűjteményt igazán karakteressé a 60-as évek elején a Csontváry-kiállítással meginduló, ma már négy évtizedes múltra visszatekintő kiállítási program, és a rendszeres, céltudatos gyűjtés formálta. A gyarapodás mindig is kötődött az éves kiállításokhoz, így a gyűjtemény főleg a múzeumban rendezett tárlatok műtárgyaival, a kiállító művészek alkotásaival gazdagodott. Az utóbbi tíz évben ajándékozás révén csak néhány esetben gyarapodott a gyűjtemény. Több alkalommal kerültek ide a Móri Művésztelepen készült alkotások. Folyamatos, tervszerű bővítésre azonban kizárólag pályázati forrásból (Nemzeti Kulturális Alapprogram, Nemzeti Kulturális Örökség Minisztériuma, Képző- és Iparművészeti Lektorátus), vásárlás útján volt mód.
A múzeum gyűjteményének legújabb egysége az 1987 óta folyamatosan gyarapodó nemzetközi művészkönyv-kollekció, amelynek darabjai szintén megtekinthetők a kiállításon.
Néprajzi gyűjtemény
A múzeum néprajzi gyűjteménye az ország első tíz legnagyobb etnográfiai kollekciójába tartozik, mintegy 16000 tárgyat foglal magába. A néprajzi gyűjtemény az 1990-es évektől elsősorban ajándékozás révén gyarapodott. A bemutatott tárgyak között találhatók népi hangszerek, például egy keményfából készült, négyhúros tambura Perkátáról, Mosonyi György ajándékozásaként és Sárszentmiklósról Juhászné Dr. Bak Máriától két citera. Mezőkomáromból Kálmán Gyula fafaragó, a népművészet mestere 14 fafaragást készített a gyűjteménynek.
Perkátáról vétel útján, Pázmándról Párniczky Józsefné ajándékaként női viseleti darabokkal gyarapodtak. Az 1866-ban készült városhidvégi céhkorsóval az utolsó céhmester unokája, Stitz Sándor gazdagította a múzeumot. Füléről és Kajászóról egy-egy menyasszonyi ládát kaptak, Zámolyról néhai Lukács Zsófia hagyatékából az örökösök csákvári kerámiákat adtak a néprajzi gyűjteménynek. Erdélyi István régészprofesszortól a várpalotai Király asztalos-dinasztia 19. századi kéziratos könyvét, Székesfehérvárról Galla Jánosnétól régi borfokolót kapott a gyűjtemény.
Könyvtár
A múzeum 80 ezer kötetes könyvtárának három jelentős gyűjteménye van: muzeális értékű könyvek, múzeumi tudományok szakirodalma, helyismereti és helytörténeti művek. 1995-től főként a szakirodalom gyarapodott, elsősorban cserekapcsolataiknak köszönhetően. 32 ország 450 intézményétől kaptak szakkönyveket, szakfolyóiratokat és csaknem száz belföldi múzeummal, tudományos intézettel cseréltek kiadványokat. E kapcsolatok révén elsősorban történettudományi, régészeti, néprajzi és művészettörténeti szakirodalom érkezett, de számos katalógust kaptak állandó és időszakos kiállításokról is. Ezek a katalógusok, amellett, hogy átfogó képet nyújtanak az elmúlt évtized bel- és külföldi tárlatairól, a helyi kiállítások rendezésekor is nélkülözhetetlen segítséget nyújtanak. Állományuk az elmúlt tíz évben 13534 kötettel növekedett.