Kansallismuseon kokoelmiin kuuluu maalauksia, veistoksia, piirustuksia ja grafiikkaa 1500-luvulta 1900-luvun alkuun sekä taidekäsitöitä ja designesineitä 1500-luvulta nykypäivään. Taidekäsityö- ja designkokoelmaan kuuluu ns. Gustavsberg-kokoelma, jossa on noin 40 000 Gustavsbergin posliinitehtaan esinettä. Kansallismuseon vastuulla on myös valtion muotokuvakokoelma, joka käsittää muotokuvia 1400-luvulta alkaen ja johon kuuluu myös huomattava valokuvamuotokuvien kokoelma. Muotokuvakokoelma on sijoitettu Gripsholmin linnaan, joka sijaitsee Mariefredissa.
Kansallismuseo kaikkialla Ruotsissa
Kansallismuseo vastaa lisäksi usean linnan, kartanon sekä museon taide- ja taidekäsityökokoelmista eri puolilla Ruotsia, muun muassa Gripsholmin, Drottingholmin, Strömsholmin, Rosersbergin ja Ulriksdalin kuninkaallisissa linnoissa.
Läckön linna
Läckön linnassa Länsi-Götanmaalla on kokoelma ylellisyysesineitä 1600-luvulta Ruotsin suurvallan ajalta. Kansallismuseo hallinnoi esinekokoelmaa ja järjestää kesäisin näyttelyitä linnassa.
Nynäsin linna
Nyköpingin kunnassa sijaitseva Nynäsin linna on lähes täydellisesti säilynyt herraskartano, jossa on alkuperäisiä esineitä 1600-luvulta 1900-luvun alkuun saakka. Kansallismuseo on linnan esineistön omistaja ja hoitaja.
Jamtlin Kansallismuseo
17. kesäkuuta 2018 avattu Jamtlin Kansallismuseo on Tukholman Kansallismuseon ja Östersundissa sijaitsevan alueellisen Jamtli-museon yhteishanke. Jamtli on museo museossa, ja se tarjoaa taide- ja designelämyksiä yhdistäen Jamtlin palkitun pedagogiikan sekä Kansallismuseon ainutlaatuiset kokoelmat ja asiantuntemuksen. Näyttelyiden toteuttamisesta vastaa Kansallismuseo ja niissä esitellään museon taide- ja designkokoelman avainteoksia.