Ikonografijos kolekciją sudaro per 600 tūkstančių vaizdinės dokumentikos eksponatų, atspindinčių Lietuvos valstybės ir kultūros istoriją nuo seniausių laikų iki šių dienų. Medžiaga kaupiama ir sisteminama formuojant filokartijos, filatelijos, grafikos, klišių, ekslibrisų, plakatų, tapybos, ikonų, skulptūros, architektūrinių brėžinių ir dizaino projektų rinkinius. Gausiausias – fotografijos ir negatyvų rinkinys, kurio reikšmingą dalį sudaro autoriniai fotografų archyvai.

Ikonografijos rinkiniai išaugo iš senųjų Vilniaus kolekcijų – Vilniaus senienų muziejaus, Lietuvių mokslo draugijos, Vilniaus mokslo bičiulių draugijos ir kitų. Atkūrus Lietuvos nepriklausomybę juos ženkliai papildė reorganizuotų Religijos istorijos muziejaus ir Lietuvos valstybės muziejaus fondai, Kazio Varnelio namų-muziejaus eksponatai.

XX a. 3–4 deš. fotografijos rinkinyje sukaupti eksponatai (apie 68 vnt. fotografijų ir negatyvų) atspindi didelį pokytį valstybės ir visuomenės gyvenime. Lietuva 1918 m. vasario 16 d. atkūrė nepriklausomybę ir 1918–1920 m. kovose ją apgynė ginklu. Per 20 nepriklausomybės metų Lietuva iš Rusijos imperijos periferijos virto modernia valstybe. Etninės kultūros paveldą rinkinyje reprezentuoja Marijos Znamerovskos-Priuferovos, Igno Končiaus, Adomo Varno negatyvų ir fotografijų rinkiniai. Lietuvos periferijos kultūrą atspindi miestelių fotografų Juozo Daubaro, Igno Stropaus, Petro Ločerio, Jokūbo Skrinskos ir kitų nežinomų autorių fotografinis palikimas. Modernėjančios valstybės ženklus fiksavo žymūs XX a. 4 deš. fotografai Julius Miežlaiškis, Oto Milaševičius, Vytautas Augustinas ir kt. Muziejuje saugoma per karus ir okupacijas išlikusi Vytauto Augustino negatyvų kolekcija. XX a. 3 deš. Kauną, laikinąją Lietuvos sostinę, fotografavo Antanas Ingelevičius. Šio autoriaus darbuose susijungia unikali dokumentika ir meninė fotografija.