Muzealia w Dziale Historycznym /do 1979 r. Dział Historyczno-Artystyczny/ zaczęto gromadzić od 1956 r., czyli od momentu reaktywowania Muzeum. Ze zbiorów dawnego Muzeum Ziemi Sandomierskiej przejęta została, ocalała z zawieruchy wojennej jedynie w niewielkim stopniu, kolekcja numizmatyczna. Od tego czasu Dział koncentruje się na gromadzeniu archiwaliów dokumentujących historię Sandomierza i Ziemi Sandomierskiej oraz muzealiów z zakresu sfragistyki, falerystyki, militariów, medalierstwa, kartografii, sztandarów i fotografii, a także kontynuuje powiększanie zbiorów numizmatycznych.
Znaczna część archiwaliów znajdujących się w Dziale dotyczy miasta i dawnego województwa sandomierskiego. Przeważają dokumenty instytucji miejskich, organizacji społecznych, kulturalnych , wojskowych i cechowych, a wśród nich szczególnie cenny zbiór dokumentów cechu garncarskiego z Osieka datowanych na XVII-XIX wiek. Istotną część zbiorów tworzą materiały związane z osobami działającymi na terenie Sandomierszczyzny. Wymienić tu należy archiwum Jana Pawła Mazurkiewicza, artysty malarza, burmistrza Sandomierza w latach 1947-48 oraz dokumenty Tomasza Józefa Synowskiego z lat 1829-1854, lekarza sandomierskiego więzienia .
Sfragistykę reprezentują przede wszystkim tłoki pieczętne urzędów i osób związanych z naszym regionem. Najstarszy z nich to średniowieczny tłok pieczętny kaszteleana sądeckiego Gedka z XIIIw., znaleziony w Lisowie w powiecie opatowskim. Interesującą grupę zabytków stanowią polskie , przede wszystkim XX-wieczne wojskowe i cywilne odznaki i odznaczenia, współczesne medale upamiętniające ważne wydarzenia i rocznice oraz sztandary nieistniejących już sandomierskich instytucji i organizacji społecznych.
Zbiory kartograficzne są najmniej liczne, ale wśród nich znajdują się m.in. bardzo ciekawe mapy podsandomierskich wsi: Zajeziorze i Bystrojowice z 1811 r., które należały do Onufrego Popiela h. Sulima /ok.1770-1828/ posła na sejm Księstwa Warszawskiego z departamentu radomskiego.
W Dziale Historycznym gromadzone są również militaria. Jest to zbiór reprezentowany przez XX-wieczną broń białą i palną żołnierza polskiego, jego umundurowanie i oporządzenie, a także pojedyncze egzemplarze broni z XVII-XIX wieku. Na szczególną uwagę zasługuje działo z czasów „potopu” szwedzkiego odnalezione w 1996 r. w trakcie prac stabilizujących na sandomierskim wzgórzu zamkowym, oraz XVII-wieczny miecz katowski, który znalazł swoje miejsce na stałej wystawie historyczno-artystycznej w Ratuszu.
Najliczniejszą grupę muzealiów stanowią numizmaty. W naszych zasobach znajdują się monety polskie i występujące na ziemiach polskich od XI do XXI wieku, oraz banknoty od Insurekcji Kościuszkowskiej do czasów współczesnych. Wśród monet wyróżnia się skarb wczesnośredniowiecznych denarów tzw. krzyżówek z Gnieszowic w powiecie sandomierskim, denary i brakteaty książąt piastowskich z XIIw. oraz wielka rzadkość numizmatyczna - talar Filipa II z kontrsygnatą Zygmunta Augusta z 1564 r.. Należy również wspomnieć o kolekcji współczesnych monet obiegowych, próbnych i kolekcjonerskich, które systematycznie od lat 70. XX w. otrzymujemy z Narodowego Banku Polskiego w Warszawie.
Stosunkowo „młody” chociaż już pokaźny jest zbiór fotografii. W latach 80. ubiegłego stulecia Dział rozpoczął gromadzenie zdjęć dokumentujących wygląd miasta, jego mieszkańców, wydarzenia oraz zmiany zachodzące w Sandomierzu i najbliższej okolicy. Ważne miejsce wśród muzealiów zajmują również zbiory filokartystyczne, a wśród nich szczególnie cenne dla nas pocztówki wydawane w Sandomierzu.
