Zbiory główne Muzeum Wojska Polskiego to zespół ok. 89 tys. obiektów, które określa się jako trójwymiarowe zabytki ruchome - materialne źródła historyczne. W ujęciu ogólnym są to wytwory kultury materialnej człowieka, tej sfery która wynika z szeroko rozumianej działalności wojennej. W ujęciu szczególnym są to militaria: broń zaczepna i ochronna, sprzęt wojskowy, umundurowanie i oporządzenie, weksylia (znaki bojowe - sztandary), falerystyka (ordery, odznaczenia, odznaki, oznaki). Zabytki z działu zbiorów głównych są podstawowym tworzywem dla budowania ekspozycji stałej, jak i wystaw czasowych - okolicznościowych. Służą także jako cenny materiał źródłowy dla badań nad historią wojskową, historią uzbrojenia i przemysłu zbrojeniowego oraz w szczegółowych dziedzinach: bronioznawstwie, mundurologii, falerystyce i weksykologii.

Zbiór broni palnej zawiera ok. 9 tys. zabytków (broń palna ręczna długa i krótka, broni ciężka - karabiny maszynowe, granatniki oraz broń artyleryjska, a także wzorcowa amunicja i oporządzenie do broni). Zespół ten obejmuje reprezentatywny zestaw zabytków z całego okresu rozwoju broni palnej, począwszy od nielicznych, najwcześniejszych okazów z początku XV wieku (ręczne puszki, hakownice, bombardy) przez szesnasto- i siedemnastowieczne rusznice, arkebuzy, muszkiety i pistolety, po regulaminową broń skałkową, kapiszonową i iglicową z XVIII, XIX i XX wieków. W tej grupie szczególną uwagę zwrócić należy na liczący stokilkadziesiąt obiektów zespół karabinów regulaminowych z lat 1840 - 1890, zawierający prawie pełny przegląd rozwiązań konstrukcyjnych używanych w armiach tego okresu (Dreyse, Chassepot, Snider, Krnka, Berdan, Mauser, Werndl).

Wśród broni niewojskowej uwagę zwraca bogaty zbiór strzelb myśliwskich, kołowych (arkebuzów, cieszynek), skałkowych, kapiszonowych i iglicowych. Wśród nich znajdujemy wybitne dzieła rusznikarstwa europejskiego sygnowane m.in. takimi nazwiskami, jak: Cominazzo, Arlot, Lebeda, Contriner.

Większość zabytków artyleryjskich, wchodzących w zasób zbioru broni palnej, eksponowana jest na stałej wystawie zarówno w budynku jak i w plenerze.

Zbiór broni siecznej (wg dawnej terminologii ostrej) obejmuje ok. 7 tys. zabytków, począwszy od nielicznych okazów antycznych przez archeologiczne miecze z pierwszych wieków istnienia państwa polskiego, po europejską broń czasów nowożytnych - rapiery, szpady, szable, pałasze, sztylety, bagnety od XVI do XX stulecia. Na szczególną uwagę zasługuje zespół rapierów i szpad oraz pałaszy, a także bogata kolekcja szabel polskich od batorówki z XVI wieku do szabli polskiej wz 1976/90. Liczebnością wyróżnia się kolekcja broni orientalnej: szabel perskich, tureckich, indyjskich i mieczy japońskich. Dopełnieniem myśliwskiej broni palnej może być licząca kilkadziesiąt sztuk kolekcja myśliwskich kordelasów, a dopełnieniem wojskowej broni palnej licząca ponad 1000 sztuk kolekcja bagnetów.

Niektóre okazy broni białej należały do sławnych bohaterów naszej historii, m.in.: hetmana Jana Zamoyskiego, króla Stefana Batorego, króla Stanisława Augusta Poniatowskiego, gen. Jana Henryka Dąbrowskiego, ks. Józefa Poniatowskiego, brygadiera Józefa Piłsudskiego, płk. Władysława Sikorskiego, marszałka Edwarda Rydza-Śmigłego.

Zbiór umundurowania i oporządzenia żołnierskiego liczący ponad 21 tys. obiektów zawiera kolekcję mundurów i części mundurowych polskich, począwszy od nielicznych z II połowy XVIII wieku przez reprezentatywne zespoły z czasów Ks. Warszawskiego, Królestwa Kongresowego i Powstania Listopadowego, po dające pełen przegląd mundury różnych formacji zbrojnych i rodzajów wojsk z lat I i II wojny światowej, II Rzeczpospolitej i drugiej połowy XX w. Dopełniają kolekcję umundurowania części mundurowe: orły i kokardy na czapki, naramienniki, czapki, pasy i klamry do pasów, sznury naramienne itp. Zespół oporządzenia żołnierskiego to: manierki, menażki, niezbędniki, maski p.gaz, tornistry, plecaki, ładownice, chlebaki, torby oficerskie i mapniki, łopatki saperski. Interesującą i oryginalną jest kolekcja zastawy wojskowej - nakrycia stołowe i sztućce sygnowane odznakami pamiątkowymi poszczególnych pułków i formacji zbrojnych.

W zbiorze umundurowania i oporządzenia szczególnie wiele obiektów posiada personalną proweniencję. Znajdują się tu mundury, które należały do dowódców: marszałka Józefa Piłsudskiego, gen. Jana Henryka Dąbrowskiego, płk. Jana Hipolita Kozietulskiego i płk. Stanisława Rostworowskiego, gen. Józefa Hallera, Wacława Sieroszewskiego i Władysława Gąsiorowskiego, gen. Stanisława Sosabowskiego, gen. Kazimierza Sosnkowskiego, gen. Zygmunta Berlinga, gen. Władysława Sikorskiego, gen. Stanisława Skalskiego, płk. Jana Falkowskiego i in.

Niemała i w miarę reprezentatywna jest zasługująca na szersze spopularyzowanie kolekcja umundurowania armii obcych z XIX i XX w.

Zbiór oporządzenia jeździeckiego liczy ponad 2100 obiektów i zawiera dość liczny zestaw strzemion, ostróg, wędzideł, a także siodła i rzędy od XVII do XX wieku. Uwagę zwracają obiekty paradne lub związane z wybitnymi postaciami naszej historii, jak np.: paradny rząd Oskierki (uczestnika uroczystego wjazdu poselstwa kanclerza Ossolińskiego do Rzymu w 1633 roku), siodło hetmana Stefana Czarnieckiego, siodło koronacyjne króla Stanisława Leszczyńskiego, siodło gen. Napoleona Bonaparte z okresu wyprawy do Egiptu, siodło gen. Jana Henryka Dąbrowskiego czy z XX wieku siodło gen. Władysława Sikorskiego. Na uwagę zasługuje też zespół orientalnego oporządzenia jeździeckiego oraz wojskowe siodła i rzędy państw europejskich i Stanów Zjednoczonych z XX wieku.

Zbiór weksyliow, pieczęci i instrumentów muzycznych liczy ponad 17 tys. obiektów. Znajdują się tu sztandary, proporce, fartuchy na bębny i płomienie do trąbek oraz części sztandarowe jak głowice, drzewce, gwoździe pamiątkowe, szarfy czy bandoliery. Kolekcja pieczęci wojskowych liczy ok. 1700 obiektów, a instrumentów muzycznych ok. 250.

Chorągwie i sztandary jako znaki wojskowe otaczane były od zawsze najwyższą uwagą i czcią. Od średniowiecza wywodzi się znaczenie symboliczne chorągwi wojskowych i ich rola w obyczaju wojennym. Rozwijanie chorągwi oznaczało wypowiedzenie wojny, ich utrata na polu walki - ściągała hańbę na walczących, zdobyczne składano u stóp zwycięzcy, jako wyraz triumfu. Odgrywały one istotną rolę w oprawie ceremoniału dworskiego, przyjmowaniu poselstw, pasowaniu na rycerzy, przyjmowaniu hołdów oraz w pogrzebach panujących, kiedy ulegały one zazwyczaj niszczeniu /H. Wielecki: Chorągwie i sztandary w zbiorach Muzeum Wojska Polskiego/. W narodowych dziejach wyraźnie zaznaczył to Jan Długosz już w XV wieku spisując i dokumentując ikonograficznie trofeum grunwaldzkie - zdobyczne chorągwie krzyżackie. On także określił rolę chorągwi królewskiej czerwonej z białym orłem: Jest ona jak pochodnia umieszczona w sali i oświecająca wszystko, jeżeli przypadkiem zgaśnie, wszyscy bez rozeznania toną w ciemnościach i ponoszą klęskę.

Wśród zabytkowych weksyliów najstarsze pochodzą z końca XVI i początku XVII wieku. Licznie zachowane są sztandary z połowy XVIII wieku oraz z Królestwa Polskiego, Powstania Listopadowego i Powstania Styczniowego. Najliczniejsze są te, które pochodzą z XX stulecia dzięki słusznej i dalekowzrocznej decyzji marszałka Józefa Piłsudskiego, który polecił aby znaki bojowe rozformowanych jednostek lub wcześniejszych nieregulaminowych wzorów przekazywane były obligatoryjnie do powołanego w 1920 r. Muzeum Wojska, jako świątyni sławy oręża polskiego i skarbnicy nieśmiertelnego ducha rycerskiego. Realizacja rozkazu Marszałka zapewniła, że w Muzeum znalazły się chorągwie i sztandary polskie z lat 1914-21 oraz nieregulaminowe znaki bojowe jednostek Wojska Polskiego z lat 20-tych i 30-tych zastępowane nowymi wzorami. Ścisłe przestrzeganie decyzji Marszałka, nawet w nowych politycznych uwarunkowaniach po 1945 roku sprawiło, że w Muzeum znalazły się sztandary bojowe jednostek Ludowego Wojska Polskiego z lat 1943-45 i z lat 1946-93. Restrukturyzacja armii w końcu XX wieku sprawia, że do zbiorów muzealnych trafiają także sztandary z lat ostatnich.

Szczególne znaczenie w zbiorze sztandarów z XX wieku ma zespół 80 znaków bojowych z 1939 roku, ocalonych przed dostaniem się w ręce wroga dzięki bohaterstwu i poświeceniu żołnierzy w trakcie działań wojennych i ofiarności ludności cywilnej, przechowującej z narażeniem życia biało-czerwone symbole w czasie okupacji.

Kolekcja falerystyczna podzielona jest organizacyjnie na dwa zbiory: ordery, odznaczenia, biżuteria i przedmioty pamiątkowe oraz odznaki, oznaki, znaczki patriotyczne i okolicznościowe. Pierwszy zbiór liczy prawie 9 tys. obiektów, obejmując zespół orderów i odznaczeń polskich od XVIII do końca XX wieku. Znajduje się tu także reprezentatywny zespół orderów i odznaczeń obcych z różnych, nawet egzotycznych, państw świata: od Japonii i Korei, przez Chiny, Indie, Afganistan, Turcję, Egipt, kraje europejskie, po Meksyk, Kolumbię, Argentynę i Stany Zjednoczone.

Naturalnym stanem jest fakt, że znaczna część orderów i odznaczeń należała do konkretnych, znanych z nazwiska i imienia osób, wybitnych dowódców i żołnierzy, mężów stanu i zasłużonych obywateli. Najsławniejsze nazwiska to m.in. gen. Jan Henryk Dąbrowski, gen. Józef Chłopicki, gen. Władysław Sikorski, gen. Kazimierz Sosnkowski, gen. Zygmunt Berling, mjr Henryk Sucharski i wielu innych.

Zbiór odznak pamiątkowych, oznak i znaczków pamiątkowych i patriotycznych liczy prawie 15 tys. obiektów. Zawiera kompletny zestaw pułkowych odznak pamiątkowych z lat I wojny światowej i wojska II Rzeczypospolitej, oznaki formacji i rodzajów służb Wojska Polskiego z XX wieku i armii obcych, a także liczny zestaw znaczków pamiątkowych i patriotycznych polskich i obcych pochodzących z pierwszej ćwierci XX wieku, a szczególnie obficie wydawanych w latach I wojny światowej.

Zbiór uzbrojenia ochronnego, broni drzewcowej, obuchowej i miotajęcej jest połączony w jeden zespół organizacyjny. Liczy on ok. 5 tys. obiektów, zawierając w grupie uzbrojenia ochronnego nieliczne, ale nadzwyczaj cenne okazy z czasów średniowiecza (tzw. szyszak piastowski z X w.), turniejowe zbroje z XV wieku, zbroje maksymiliańskie z wieku XVI oraz reprezentatywny zestaw uzbrojenia ochronnego husarii i pancernych z XVII wieku. Szczególną wartość bronioznawczą ma liczny zespół pancerny - kolczug polskich i orientalnych, juszmanów i bojowych osłon głowy (szyszaków, misiurek, szturmaków) oraz zestaw hełmów różnych armii z XX wieku.

Zbiór broni drzewcowej i obuchowej to prawie pełny przegląd rozwoju typologicznego tego rodzaju oręża, od toporów bojowych przez halabardy, szpontony, spisy, korseki, oszczepy i włócznie po lance kawaleryjskie z XX wieku. Broń miotająca to licząca kilkadziesiąt sztuk kolekcja łuków i kusz z XVI-XVIII wieku.

Zbiór sprzętu wojskowego zawiera ok. 4000 zabytków i obejmuje obiekty ważne dla ukazania funkcjonowania wojska, choć w mniejszym stopniu używane w ekspozycji. Są to: sprzęt łączności - radiostacje, telefony polowe, łącznice, dalekopisy, sprzęt saperski (w tym kolekcja min), sprzęt optyczny, medyczny i kwatermistrzowski. Prawie w całości prezentowany jest w ekspozycji sprzęt ciężki-pojazdy, broń pancerna i lotnictwo.