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.

Tapybos rinkinyje saugoma daugiau nei 4 tūkstančiai profesionaliosios vaizduojamosios dailės kūrinių, atliktų įvairiomis technikomis: akvarele, aliejumi, pastele. Šios kolekcijos branduolį sudaro Lietuvos Didžiosios Kunigaikštystės ikonografija. Didžioji rinkinio dalis – Lietuvos ir Lenkijos valdovų, didikų, žymių politikos ir kultūros veikėjų portretai (seniausi iš jų datuojami XVII a. pradžia), nemažai istorinių LDK žemių ir įvykių vaizdų. Šiuos kūrinius nutapė garsūs Lietuvos dailininkai Juozapas Oleškevičius, Jonas Rustemas, Vincentas Dmachauskas ir kt. Taip pat itin vertinga XIX–XX a. ikonografinė medžiaga, kurioje įamžintas Vilniaus miestas ir apylinkės. Ženkliai šio laikotarpio medžiagą papildo Römerių giminės dailininkų palikimas, liudijantis apie tuometės visuomenės gyvenimą. Kita svarbi fondo dalis – sakralinės dailės kūriniai (seniausias eksponatas datuojamas XVII a. I puse), aprėpiantys krikščioniškąją – katalikų ir stačiatikių, taip pat budistinę ikonografiją. Rinkinyje sukaupta nemažai sovietinio laikotarpio propagandinės tapybos antireligine ir revoliucine tematika, XX a. Lietuvos dailės klasikų – Petro Kalpoko, Saulės ir Vinco Kisarauskų, Augustino Savicko, Stasio Ušinsko, Justino Vienožinskio – paveikslų. Kolekcija toliau pildoma šiuolaikinių dailininkų kūriniais.