В первые годы работы музея на общественных началах его основной функцией являлось комплектование музейного фонда по теме, связанной с формированием Южно-Якутского территориально-производственного комплекса, строительством Малого БАМа и города Нерюнгри. Комплектование велось посредством работы с частными лицами, предприятиями и учреждениями города и во многом носило стихийный характер, что объяснялось огромными масштабами и динамикой стройки.

С образованием в 1981 году «Нерюнгринского музея истории строительства Южно-Якутского территориально-производственного комплекса» как филиала Якутского государственного музея, задачей научно-фондовой работы музея стало комплектование материалов по трем общим темам: древняя, естественная и современная история, внутреннее содержание которых было гораздо шире своих названий, что обуславливалось спецификой работы периферийных музеев.

С первых дней существования музей вел активный сбор материала по теме "Современная история". Комплектование осуществлялось по нескольким направлениям, охватывающим период с конца XIX века до наших дней.

Первым экспонатом, с которого началось рождение музея, стала ленточка, перерезанная на торжественном митинге по случаю открытия железнодорожного моста через р. Гилюй при прокладке Малого БАМа.

В дальнейшем тема современной истории наиболее полно отразилась в материалах коллекций «Документы» (9995), «Фотографии» (15238), «Печатные издания» (7164), которые стали основными коллекциями музейного собрания.

Коллекции включают ранние документальные свидетельства 1930-1960-х годов о социально-экономическом и культурном развитии Тимптонского района, редкие документы и фотографии по истории первых поселков, геологическом изучении края, истории становления угледобывающей промышленности, фотолетопись строительства Южно-Якутского угольного комплекса, города Нерюнгри и железнодорожной линии Тында-Беркакит. Скомплектованы фонды крупнейших предприятий комплекса – ОАО «Якутуголь», разреза «Нерюнгринский», обогатительной фабрики, Нерюнгринской ГРЭС, а также политических и общественных организаций и учреждений города. В коллекции вошли и личные документы и фотографии участников исторических событий в Южной Якутии – старожилов края, геологов, шахтеров, строителей угольного комплекса и города Нерюнгри, почетных граждан города Нерюнгри и муниципального образования «Нерюнгринский район». Созданы фонды С.С. Каримовой, И.И.Пьянкова, С.М.Леханова, М.П.Кочнева, И.П.Алексеевой и других. Кроме того, сформированы более 100 личных фондов ветеранов Великой Отечественной войны, в том числе призванных на фронт Алданским объединенным райвоенкоматом из Тимптонского района, фонд Героя Советского Союза С.В. Достовалова, собраны материалы воинов-интернационалистов из состава ограниченного контингента советских войск в Афганистане и воинов российской армии, принимавших участие в военных действиях на Северном Кавказе.

Важную часть коллекции печатных изданий составил книжный фонд музея, насчитывающий почти две тысячи единиц хранения, в числе которых и уникальная литература по истории и культуре Якутии, являющаяся библиографической редкостью, а также книги с автографами и дарственными надписями авторов.

Большими коллекциями музея, документирующими все стороны жизни и развития Нерюнгринского района, в хронологических рамках 1975 – 1995 гг., являются также коллекции фотонегативов (16410) и слайдов (1501). Они включают работы известных фотографов города: Ю.Коковина, Ю.Косарева, Б.Мухачева, С.Несена, П.Тищенко, Л.Лауэр, В.Левицкого.

Современную тематику во многом отражали и комплектуемые с начала образования музея коллекции предметов быта (993), одежды (601), приборов и инструментов (283), которые формировались из личных вещей участников исторических событий в крае –геологов, строителей ЮЯУК, старожилов района, ветеранов Великой Отечественной войны, а также из предметов, переданных в музей предприятиями и организациями строящегося комплекса. Они ярко отразили быт и рабочую обстановку советского времени. В фондах музея хранится более двух тысяч предметов названных коллекций.

Комплектование по теме «Древняя история» изначально велось музеем по трем основным направлениям: 1). археологическое изучение региона. 2). материальная и духовная культура коренных народов Севера; 3) хозяйство и быт русского населения Якутии конца XIX - начала XX веков. Предметы комплектования вошли в состав музейных коллекций «Этнография», «Археология», «Предметы быта».

Одной из важнейших в фондах музея является этнографическая коллекция, первые предметы которой появились в музее уже в самом начале его существования. Комплектование коллекции велось во время этнографических экспедиций в эвенкийские оленеводческие стойбища юга республики и якутские села центральных районов республики, а также путем целенаправленных закупок у населения. В настоящее время коллекция насчитывает 392 единицы и включает  интересные материалы традиционной материальной и духовной культуры якутов и эвенков-орочонов Южной Якутии. Это предметы быта: деревянная и берестяная посуда, конское убранство, образцы национальной одежды и женских украшений: а также эвенкийские и якутские орудия охотничьего промысла, предметы домашнего обихода, транспортные средства. В фондах музея собраны и редкие предметы русской этнографии конца XIX– начала XX века – церковная утварь, предметы быта, серебряная посуда.

Начало формирования археологической коллекции относится к 1989 году, когда была проведена первая археолого-этнографическая экспедиция музея в бассейне реки Тимптон. По теме «Древняя Якутия» начиная с 1997 года музеем  были проведены археологические экспедиции по раскопкам уникального поселения эпохи бронзы – Алдакай-I на реке Амедичи, а также самой южной на территории Якутии многослойной стоянки Усть-Чуга-II, содержащей культурные комплексы периода неолита и бронзы. Материалы этих экспедиций легли в основу археологической коллекции музея, насчитывающей сегодня 1 818 музейных предметов основного фонда. Среди предметов коллекции керамика и каменная индустрия – наконечники стрел, ножи, топоры, скребки, скребла, проколки.

Музеем ведется и комплектование материалов естественной истории,  отражающих  растительный и животный мир Южной Якутии и многообразие минеральных ресурсов региона. Сформированы естественнонаучные коллекции «Минералы и изделия из них», коллекции «Природа» и «Палеонтология».

Первые предметы коллекции минералов появились в музее еще в 1977 году. В дальнейшем коллекция неоднократно пополнялась путем целенаправленных закупок и безвозмездной передачи предметов в музей сотрудниками геологических  организаций. В 2005 году на постоянное хранение музею была передана уникальная минералогическая коллекция экспедиции ''Востоккварцсамоцветы'', насчитывающая 3 717 экспонатов. В ее составе содержатся образцы минералов, горных пород, поделочных и полудрагоценных камней, собранных экспедицией на территории Сибири и Дальнего Востока, а также ювелирные изделия из них,

Таким образом, к настоящему времени музей имеет минералогическую коллекцию, практически  полностью отражающую богатства недр Якутии, которая   насчитывает 4 926 экземпляров.

В 1984 году был начато комплектование фондовой гербарной коллекции музея, показывающей разнообразие и богатство флоры Южной Якутии. Сбор материала происходил путем ботанических экспедиций (на перевал Тит, Горбыляхские озера, гору Эвота), которые проводили в разные годы сотрудники музея с целью изучения флоры юга Якутии. Видовое определение собранных образцов проводилось  с помощью Иркутского института физиологии и биохимии растений СО РАН. Среди собранных музеем образцов  гербария  есть редкие растения–эндемики Южной Якутии (фелодоце голубая, ель аянская, роза якутская, колокольчик алданский), а также растения, занесенные в Красную книгу России и Якутии (орхидея, рододендрон Редовского, лилия даурская). Значимость работы в этом направлении диктовалась во-первых, своеобразным ландшафтом Южной Якутии, включающим в себя растительность разнообразных природно-климатических зон – от тундровой до высокогорной; во-вторых, наличием на территории района охраняемых природных территорий республиканского значения – двух ресурсных резерватов – «Унгринский» и «Озеро Большое Токо», богатых редкими видами растительности. Значимость научного комплектования музея по теме определялась и слабой изученностью районов Южной Якутии учеными – ботаниками.

Собранная в музее фондовая коллекция «Природа» насчитывает сегодня 1 291 единицу хранения. Ее большую часть составляет гербарный материал, кроме того, в составе коллекции находятся 49 чучел животных и птиц Южной Якутии.

Обладает музей и небольшой коллекцией палеонтологии, которая включает останки животных плейстоценовой фауны и состоит из 24 предметов. Начало ее формированию было положено институтом геологии ЯФ АН СО СССР, который в 1979 году передал в дар Нерюнгринскому музею первые 15 образцов мамонтовой фауны Якутии. Имеющиеся экспонаты представлены костными останками основных представителей плейстоценовой фауны – мамонта, шерстистого носорога, короткорого бизона, плейстоценовой лошади.

В течение всей истории существования музея его фонды комплектовались и другими интересными коллекциями. В настоящее время в музее существуют коллекции

 «Нумизматика» (911 предметов), «Фалеристика» (2 587 предметов), «Филателия» (620), коллекция, «Кино–видео–фонофонд» (213 предметов).  В нумизматическую коллекцию музея вошли награды, памятные медали, денежные знаки и монеты, охватывающие почти трехвековой исторический период .

Художественную часть музейного собрания представляют коллекции живописи (149), графики (246), прикладного искусства (80), скульптуры (5). В их состав вошли произведения российских художников, переданные в дар Художественным фондом России, живопись и графика известных якутских художников: А.Осипова, Ю.Спиридонова, А.Мунхалова, М.Рахлеевой, Э.Сивцева и других; серия о строительстве угольного комплекса в Южной Якутии Н.Засимова, произведения художников города. В фондах музея хранится личная коллекция нерюнгринского мастера декоративно-прикладного искусства А.Саксонова, состоящая из гобеленов, эскизов и живописных работ.

На сегодняшний день все предметы музейного собрания объединены в 21 коллекцию. Структурно фонды музея состоят из  453 личных фондов и 292 общих фондов предприятий и организаций.

Фондовое собрание  музея на начало 2019 года составляло 65447 предметов основного фонда и  10509 предметов научно-вспомогательного фонда.

21 музейная коллекция:

1. «Документы» (9995)

       2.«Фотографии» (15238)

        3.«Печатные издания» (7164)

4. «Фотонегативы» (16410)
5. «Слайды» (1501)
6. «Предметы быта» (993)

7. «Одежда, ткани» (601)

        8. «Приборы и инструменты» (283)

       9. «Этнография» (392)

       10. «Археология»(1818)

11. «Минералы и изделия из них» (4926)

       12. «Природа» (1291)

       13. Палеонтология»(24)

       14. «Нумизматика»(911)

15. «Фалеристика»(2587)

       16. «Филателия»(620)

       17. Кино-видео-фонофонд»(213)

       18. «Живопись»(149)

       19. «Графика»(246)

15. «Прикладное искусство»(80)
16. «Скульптура»(5)