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.

Grafikos rinkinį sudaro per 27 tūkstančius įvairia technika atliktų estampų ir piešinių. Vertingiausi jame – senosios grafikos pavyzdžiai: Lietuvos didžiųjų kunigaikščių ir didikų ortretai, Vilniaus ir kitų LDK miestų vaizdai, šventųjų atvaizdai. Išskirtini Luko Kiliano, Hiršo Leibovičiaus, Pranciškaus Balcevičiaus atlikti raižiniai. Ypač reikšmingas XIX a. litografijų rinkinys, žymintis naujos knygų iliustravimo eros pradžią ir reprezentuojantis Vilniuje veikusių Motiejaus šibilskio, Juozapo Ozemblovskio, Antano Kliukovskio litografijos spaustuvių produkciją. Sukauptos Jono Kazimiero Vilčinskio (1806–1885) leidinių – „Vilniaus albumo“ ir „Vilniaus archeologijos muziejaus“ albumo – kolekcijos yra vienos didžiausių Lietuvoje. Vertingas pilnas Napoleono Ordos (1807–1883) piešinių pagrindu litografijos technika išleistas „Lenkijos istorinių vaizdų albumas“, romantizmui būdingu stiliumi perteikiantis idealizuotą Lietuvos Didžiosios Kunigaikštystės praeitį. Nemažą rinkinio dalį sudaro XX a. autorių – Sofijos Romerienės, Jurgio Hoppeno, Vinco Kisarausko, Albinos Makūnaitės, Arvydo Stanislavo Každailio, Algimanto Švažo – kūriniai. Rinkinys nuolat pildomas šiandienos dailininkų darbais: pastaraisiais metais praturtėjo Lietuvos nacionalinės kultūros ir meno premijos laureato Kęstučio Grigaliūno „Mirties dienoraščių“ ciklo atspaudais, Viktorijos Daniliauskaitės ir kitų autorių kūriniais. Greta estampų saugoma gana didelė įvairių laikotarpių piešinių kolekcija, kurioje – garsių Lietuvos dailininkų pieštuku ar plunksnele sukurti darbai. Čia paminėtini gausūs Jazepo Drazdovičiaus, Gerardo Bagdonavičiaus, Kazio Šimonio, Adomo Varno darbų pluoštai. Išskirtinė 1991-ųjų sausio 13-osios įvykius vaizduojančių vaikų piešinių kolekcija (5772 vnt.).