Науковий архів НМІУ складається з 14-ти фондів (5 937 од. зб.): рукописи та документи видатних археологів, істориків, етнографів, колекціонерів ХІХ – перш. пол. ХХ ст.

У фонді, пов’язаному з історією НМІУ, зберігаються листи міністра імператорського двору барона В. Фредерікса до голови Київського товариства старожитностей та мистецтв Б. Ханенка про будівництво музею та перелік осіб, які надали кошти для цього. До фонду увійшли акти, списки, протоколи, за якими можна простежити поповнення фондових колекцій, зокрема, археології та нумізматики. Зберігся тематико-експозиційний план музейного відділу «Слов’янські племена на території СРСР та Держава Стародавня Русь» (1934). «Положення про Центральний історичний музей» (1939) знайомить з тогочасною структурою музею. Матеріали архівного фонду містять інформацію про працівників музею 1920-х–1930-х рр. – археолога С. Магуру, мистецтвознавця Ф. Ернста, істориків В. Ляскоронського та О. Оглобіна, нумізмата А. Шугаєвського, етнографа Д. Щербаківського. Цікавими є документи з історії музею 1940-х – 1980-х рр.

Фонд І вміщує каталоги та інвентарні книги колекцій медалей та монет Кременецького та Волинського ліцеїв, Мінц-кабінету Університету св. Володимира. Кременецьку гімназію (згодом ліцей) було відкрито у 1805 р. з ініціативи  Т. Чацького, який, придбавши у 1804 р. колекцію монет і медалей останнього польського короля Станіслава-Августа Понятовського (1764–1795), передав її гімназії, де було створено кабінет монет і медалей.

У 1837 р. нумізматичні зібрання Кременецького ліцею і Віленського університету були передані до Мінц-кабінету Університету св. Володимира, колекція якого у 1936 р. надійшла до нумізматичного відділу Центрального історичного музею.

У науковому архіві також зберігаються документи одного з фундаторів НМІУ – графа О. Бобринського (1862–1927) – учасника Х та ХІ Археологічних з’їздів, голови Археологічної Комісії в Санкт-Петербурзі (1886–1917). У фонді ІІІ зберігаються сім зошитів-каталогів з описами та малюнками  археологічних знахідок, у 1892–1910 рр. виявлених поблизу Сміли, зокрема, з розкопок самого О. Бобринського, який дослідив бл. 600 різночасових курганів. Своє архологічне  зібрання О. Бобринський передав до Київського художньо-промислового і наукового музею. У фонді також знаходяться листи В. Хвойки до О. Бобринського про перевезення його колекції до Києва в 1904 р.

У  архіві зберігаються документи професора Харківського університету академіка В. Бузескула (1858–1931), зокрема, рукописи «Из истории Харьковского университета 2-й половины 70-х годов ХІХ столетия» та «Изучение Древностей Северного Побережья Черного моря и их значение с точки зрения греческой мировой истории».

У архіві НМІУ знаходяться документи  відомого військового історика та музеєзнавця, генерал-майора П. Потоцького (1857–1938), колекція якого у 1934 р. поповнила фонди Центрального історичного музею (наявні акти цієї передачі). Фонд містить «Полный послужной списокь Командира 1-й батареи Лейбь Гвардии 1-й Артиллерийской бригады Полковника Потоцкого. Составлень 31 октября 1901 г.», статтю «О пользе Думы в армии», автобіографію П. Потоцького (кін. 1920-х рр.), перелік його наукових праць (1926) та інвентарну книгу зібрання (1938).

У архіві зберігаються рукописні матеріали ще двох військових істориків: О. Петровського (1900–1984) та Г. Габаєва (1877–1956), у 1987–1989 рр. передані онуком О. Петровського, С. Максимовим

У архіві зберігаються матеріали  українського історика, археолога, етнографа, нумізмата, професора, приват-доцента Київського та Московського університетів, академіка В. Ляскоронського (1859–1928), який у 1926–1928 рр. очолював відділ нумізматики Всеукраїнського історичного музею ім. Т. Г. Шевченка. У фонді представлені рукописи статей, рецензій, лекцій, монографій з історії міст Русі з давніх часів до монголо-татарської навали, археологічні та нумізматичні дослідження, праці з етнографії та історичної географії, зокрема «Історія Переяславської землі зі стародавніх часів до ХІІІ століття» (1897) «Київський Вишгород в удільно-вічовий період» (1913) та «Римські монети, знайдені на території м. Києва» (1927).

Науковий архів НМІУ постійно поповнюється новими надходженнями, які стосуються не лише історії музею та формування його колекцій, а й історії України в цілому, та потребують ретельного вивчення та опрацювання.