Thielska Galleriets konstsamling består av ca 940 verk, inklusive målningar, teckningar, tryck och skulpturer. Museet har också ca 160 möbler och designföremål, varav de flesta ursprungligen tillhörde Ernest och Signe Thiel.
Våra arkiv innehåller Ernest Thiels brevsamling, skrifter och fotografier, samt en del av konstnären Eugène Janssons papper och skisser. Dessutom så har Thielska Galleriet hand om konstnären Richard Berghs arkiv, som förutom brev, andra skrifter och fotografier, innehåller konstnärens samling av skissböcker.