Колекція графіки – гравюри, літографії, рисунки – нараховує бл. 8 тис. од. зб. Основу фонду (бл. 4 тис. творів) становить передане у 1926 р. на державне зберігання зібрання військового історика та колекціонера П. Потоцького. Це – сцени франко-російської війни 1812 р., російсько-турецьких воєн 1828–1829 рр. та 1877–1878 рр., Східної (Кримської) війни 1853–1856 рр., Першої світової війни 1914–1918 рр., російсько-японської війни 1904–1905 рр., сюжети на тему завоювання Російськю імперією Середньої Азії та Кавказу, зображення типів та побуту військових. Крім того, в колекції П. Потоцького представлена російська та європейська карикатура.
Матеріали до музейної колекції надходили й з Київського музею революції (1939–1940), Церковно-археологічного музею Київської духовної академії, Музею українського мистецтва (нині – НХМУ), з митниць, від художників та приватних осіб.
Колекція графіки значно збагатилася в 1920-х – 1930-х рр. за рахунок приватних зібрань, зокрема серія (понад 500 од. зб.) «Історична галерея Версалю» (1837–1844, з доповненнями 1847–1849 рр.) – гравюри, присвячені історичним подіям у Західній Європі ХІІ–ХІХ ст., портрети відомих діячів, види Версальського палацу, побутові сцени, зображення на релігійну та міфологічну тематику.
Західноєвропейська гравюра представлена творами майстрів Фландрії XVII ст. (С. Больсверт, Я. Вітдук), Італії (Д. Вольпато, Я. Леонардіс, Д. Піранезі), Франції (Г. Дюшанж, Ж. Фліпар, Ж. Еделінк, Г. Шмідт), Німмеччини (Е. Хайнцельманн), Англії (А. Кауфманн, Д. Браун, Ф. Бартолоцці, Ж. Тувенал).
Колекція російської гравюри XVIII–XIX ст. це – аркуші А. Шхонебека, Х.-А. Вортмана, Г. Скородумова, Г. Шмідта, Є. Чемесова, І. Тєрєбєнєва, І. Клаубера та його учнів, М. Уткіна, Є. Скотнікова, А. Ухтомського, І. Чеського, С. Галактіонова.
Українську гравюру кін. XVIII – поч. XIX ст. представляють понад сотня офортів Почаївської друкарні (зокрема, роботи А. та Й. Гочемських, Ф. Стрельбицького), що походять з Церковно-археологічного музею Київської духовної академії.
Українську станкову графіку др. пол. ХХ ст. репрезентують серії робіт В. Лопати, Г. Якутовича, В. Дозорця, О. Данченка, М. Стратілата, В. Крижанівського, О. Ніколайця, В. Перевальського та ін.
Варті на увагу географічні карти XVII–XIX ст., що здебільшого зображують Західну Європу, а також Азію, Російську імперію, Україну. Найстарішою з них є карта «Королівство Польське» (кін. XVII – поч. XVIII ст.).
Серед нових надходжень (2002 та 2007 р.) – велика колекція графіки Сержа Лифаря, українця за походженням, видатного французького танцівника та хореографа. Крім портретів власника та його колег, у ній представлені ескізи декорацій та костюмів до балетів, в яких брав участь як сам C. Лифар, так і інші виконавці. Більшість цих творів виконана знаними та менш відомими художниками.
У 2011 р. до музею надійшли 17 гравюр народного художника України Н. Лопухової: ілюстрації до творів Лесі Українки та сюжети за мотивами українських народних пісень.
У 2013 р. музейна колекція збагатилася 44-ма творами народного художника України В. Лопати – ілюстраціями до «Слова о полку Ігоревім», творів Т. Шевченка, Ю. Войчишина, Ю. Хорунжого, В. Жмира, А. Москаленка, З. Тулуб, О. Гончара, серіями «Українська народна дума» та «Хресний шлях України».
