Das Archiv beherbergt rund vier Regalkilometer technikhistorisch bedeutendes Quellenmaterial und mehr als eine Million Einzelstücke.
Die Bandbreite der Bestände reicht von Nachlässen österreichischer Techniker_innen, wie Viktor Kaplan, Josef Ressel, Alois Negrelli, Johann Radinger und Ferdinand Redtenbacher, bis hin zu eindrucksvollen Fotosammlungen wie jener der Wiener Photographen-Association zur Wiener Weltausstellung 1873.
Den Kernbestand des Museumsarchivs bildet das nach Techniksparten gegliederte „Bild- und Planarchiv“. Die inhaltliche Palette umfasst Themen wie Verkehr, Bergbau, Hochbau, Textilindustrie, Haushaltstechnik und vieles mehr.
Die Nachlasssammlung umfasst rund 120 Nachlässe. Eine inhaltliche Ergänzung dieser Sammlung stellen die über 400 „Personenmappen“ dar. Angelegt ab 1930 vom „Österreichischen Forschungsinstitut für Geschichte der Technik“, bieten sie biografisches Dokumentationsmaterial aus dem 19. und 20. Jahrhundert, von A wie Ernst Abbe bis Z wie Konrad Zuse.
Informationen über Firmen und Produkte vor allem aus dem deutschsprachigen Raum liefert die umfangreiche Sammlung an Firmen- und Werbeschriften, Gebrauchsanweisungen und Plakaten.
Zu den wertvollen Bildquellen des Archivs zählen eine Porträtsammlung, Unikate aus der Frühzeit der Fotografie und vielfältige historische Fotosammlungen. Bedeutend sind die Werknachlässe der österreichischen Motorsportfotografen Artur Fenzlau und Erwin Jelinek. Sie bieten einen Querschnitt des österreichischen Motorsports zwischen den 1920er- und 1970er-Jahren.
Von besonderer Bedeutung sind zwei Spezialarchive: das Archiv für österreichische Postgeschichte und für Eisenbahngeschichte. Die umfassenden Bestände beider Archive liegen zu einem erheblichen Teil zeitlich vor 1918 und erstrecken sich geografisch über das gesamte Gebiet der Habsburgermonarchie. Das Archiv für österreichische Postgeschichte bewahrt bedeutende Quellenbestände des ehemaligen Post- und Telegraphenmuseums (1891–1980). Inhaltliche Schwerpunkte sind Postgeschichte und -verwaltung, Telekommunikation und Transport. Das Archiv für österreichische Eisenbahngeschichte geht auf das historische Museum der Österreichischen Eisenbahnen (1886–1980) zurück und dokumentiert die Entwicklung des Schienenverkehrs.
