Музей қорының негізіне 108 мыңнан артық археология, палеонтология, этнография, экология, минерология, нумизматика, фотоқұжаттар, жаратылыстану, тарихи- тұрмыстық бұйымдар бойынша экспозициялық жинақтар кіреді. Олардың көбі ХІХ ғ. соңы мен ХХ ғ. басында статистика комитеті және Орыс Георафия қоғамы Семей бөлімшесінің құрылған кезеңіне жатады. Олардың ішінде қолжазбалар да, Семей облысына шолу (1882 – 1910), ескерткіш кітаптар, арнау – күнтізбелер, атлас карталар, Орыс География қоғамы Семей бөлімшесінің жазбалары (1903 – 1933) бар.
Моллюскалардың қабыршықтары, өсімдіктер, ежелгі аюдың бас қаңқасы, бизон, мүйізтұмсық, зілдің тістері, т.б. 300 – ден артық палеонтологиялық жәдігерлер музейдің палеотологиялық жинағын құрайды. Шығыс Қазақстан облысының жануарлар әлемі көп қырлы болып келеді. Облысымыздың климаттық жағдайына сай өңірімізде жануарлардың көптеген түрлері мекендейді. Музей қоры сирек кездесетін және республикамыздың Қызыл кітабына енгізілген жойылып бара жатқан флора және фауна түрлері, әр түрлі жануарлар мүйіздерінің коллекциясына бай.
«Табиғат» залында Семей өңірі фауна әлемін зерттеген Виктор Селевиннің 1883 жылы жинап, музейге тапсырылған жәндіктер, қоңыздар мен көбелектердің жиынтығы орын алған.
Аймағымыздың жер асты байлығы минералдар, пайдалы қазбалары үлгілер арқылы көрсетілген. Музей келушілерін ХІХ ғ. соңы – ХХғ. басында ағайынды өлкетанушылар Белослюдовтардың жинаған минералдар жиынтығы да қатты қызықтырады.
Тас, қола, темір дәуірі материалдары – Ертіс өңірінің кең даласында жүргізілген археологиялық зерттеулер нәтижесі. Көптеген алғашқы қарапайым еңбек құралдары музейдің археологиялық коллекциясын құрайды: кетпен, қырғыш, балта, шот т.б.
Қола дәуір бұйымдары коллекциясын қыш ыдыс, қола пышақ, біз, зергерлік бұымдар құрайды. «Археология» залында қола пышақтар, айна, ине-біздер, қанжардың бірнеше түрлері, кеншілердің құралдары т.б. көне бұйымдар қойылған.
Б.д.д. І мың жылдықта адамзат темірден еңбек құралын жасауды үйренген. Оған дәлел: көрмеде орын алған қылыш, қанжар, садақ оқтары (жебелер), ат әбзелдері бөлшектері.
Күмістен, асыл тастардан жасалған әйелдердің зергерлік әшекейлері – білезік, сырға, сақина, жүзік, түйме, белдік, алқа, шашбаулар музейдің алтын қорынан орын алған. Бұл бұйымдардан Шығыс Қазақстан зергерлерінің өздеріне тән қарапайым да талғамдары зор шеберлер екенін көреміз. Әшекей бұйымдардан ай, жұлдыз, жарты ай тәрізді космос әлемі бейнелерін байқауға болады.
Көне ұлттық киім, қазақ халқының тұрмыстық бұйымдары, қазақ батырларының қарулары коллекциясы көрермендерді қызықтырады. Көшпенділер тұрмысында ерекше орын алатын зат – ертоқым болып табылады. ХІХ ғ. соңы – ХХ ғ. басында шеберлер дайындаған ер адам мен әйел адамның ертоқымдары қойылған. Тағам сақтауға арналған теріден, былғары мен ағаштан жасалған, сүйек пен күміспен өрнектелген ыдыстар – көшпенді қазақ халқының ғажайып қолөнер туындылары.
ХІХ ғ. соңы – ХХғ. басына жататын музыкалық аспаптар экспозицияда ерекше орын алып тұр. Белгілі саяхатшы П.С. Паллас тамашалаған көне қобыз музейдің мақтанышы . Қобызды музейге тапсырған адам белгісіз. Көрермендер бұл қобызды қызыға тамашалайды.
