Arheološki oddelek je najstarejši med specializiranimi muzejskimi oddelki v Sloveniji. Pridobiva, hrani in proučuje gradivo iz vseh arheoloških obdobij z območja Slovenije. Poleg tega hrani majhno zbirko predmetov iz Egipta in mumijo v poslikanem sarkofagu. Prav slednja s svojo skrivnostnostjo  privlači mlajše obiskovalce in vse ljubitelje daljnih eksotičnih dežel.

Najpomembnejše naloge oddelka so gotovo zbiranje, hranjenje, raziskovanje in razstavljanje predmetov, ki obiskovalcu »odstrejo« način življenja in materialno kulturo v preteklosti.

Kabinet je edina in osrednja ustanova te vrste v Sloveniji, kar mu daje še prav posebno ceno. Od ustanovitve muzeja so v njem sistematično pridobivali in znanstveno preučevali numizmatične in druge muzealije, pomembne za denarno zgodovino ter denarništvo in bančništvo na Slovenskem ozemlju.

Grafični kabinet zbira, hrani, preučuje in posreduje javnosti rokopisna in tiskana dela skupaj z grafiko. Danes šteje zbirka blizu 45.000 eksponatov.

Tradicija konserviranja in restavriranja muzejskega gradiva v Narodnem muzeju Slovenije sega v 19. stoletje, v čas prvih velikih izkopavanj na Dolenjskem in Kranjskem.

Knjižnica je pomemben del Narodnega muzeja Slovenije že od ustanovitve muzeja daljnega leta 1821. Med knjižnično zbirko je bilo tako družboslovno kot tudi naravoslovno gradivo.