A Hadirégészeti gyűjtemény alapjainak lefektetésére 2009-ben került sor, majd pedig 2013-ban integrálódott hivatalosan a múzeum gyűjteményi rendszerébe. A heterogén gyűjtemény alapvetően széles kronológia keretekkel rendelkezik, hiszen az az őskorral kezdődően a modern korral bezárólag őriz tárgyi emlékeket (különös tekintettel fegyver-, felszerelés-, ruházat- és roncsmaradványokat).  

Ma az egyenruha és felszerelés gyűjtemény mintegy 30000 egyedi tárgyával Magyarország egyik legnagyobb múzeumi viseleti gyűjteménye.

A gyűjtemény legjelentősebb részét képezi az ezernél is több különböző lovassági-, gyalogsági-, testőr-, koronaőr-, haditengerészeti-, csendőr-, rendőr-, tisztviselői kard, szablya, pallos, tőr és ezek kiegészítői.

A Korai lőfegyver gyűjtemény széles spektrumát öleli fel mindazon távolra ható fegyvereknek, melyek a történelem során, a kezdetektől a XIX. század közepéig, valaha is megjelentek.

A Hadtörténeti Múzeum lőfegyvereinek XIX. század közepétől napjainkig terjedő gyűjteményi csoportja a fegyvertörténet legforradalmibb, legtöbb változást átélt időszakát öleli fel.

A HM Hadtörténeti Intézet és Múzeum haditechnikai gyűjteményi anyaga méltóképpen reprezentálja a Magyar Honvédség fegyvernemeinek történeti fejlődését.

A – hadi múltunkhoz kapcsolódó – képzőművészeti gyűjtemény három nagy egységre tagolódik: grafikai gyűjtemény, festménygyűjtemény és szoborgyűjtemény.

A Hadtörténeti Múzeum Lőszergyűjteménye a XIX. század közepétől – a hátultöltő, illetve huzagolt csövű fegyverek lőszerének kialakulásától – gyakorlatilag napjainkig kíséri végig a lőszerek és más pirotechnikai anyagok fejlődését.

A megközelítőleg 2000 darabot számláló gyűjtemény nagyobb részben a Hadtörténeti Múzeum Keceli Haditechnikai Parkjának területén létrehozott kiállításban nyert elhelyezést.

A Hadtörténeti Múzeum egyik legfiatalabb gyűjteménye magába foglalja a magyar és egyetemes katonai vonatkozású vezetékes és vezeték nélküli híradástechnikai és távközlési eszközöket az Osztrák–Magyar Monarchiában rendszeresített tábori telefontól kezdve a német Enigma rejtjelező-gépen át a napjainkban használatos rádiótechnikai berendezésekig.

A Tárgyi Emlékanyag-gyűjtemény vegyes tárgy-együttes, itt kapnak helyet azok a tárgyak, amelyeket elsősorban történeti-emlék jellegük miatt őriz a Hadtörténeti Múzeum, nem néprajzi, iparművészeti vagy technikatörténeti értékük miatt.

A Hadtörténeti Múzeumban a hadi, illetve katonai zászlók a hadseregek életében elfoglalt különleges szerepük és jelentőségük miatt önálló gyűjteményt alkotnak. A gyűjtemény törzsanyaga a két világháború között alapozódott meg.

A múzeum legkevésbé ismert gyűjteménye egészen különleges, bár kiállítás-technikai szempontból igen nehezen értékelhető anyagot foglal magában.