Одним із напрямків роботи заповідника є створення цікавих та оригінальних фондових колекцій, на базі яких формуються постійнодіючі експозиції та тимчасові виставки. На сьогодні в фондах заповідника обліковано та зберігається 27099 предметів основного та 6714 предметів допоміжного фонду. Серед них – твори мистецтва (живопис, графіка, скульптура), археологічні колекції та етнографічні предмети, зброя та спорядження, пам’ятки писемності та фотоматеріали, нумізматичні, філателістичні та філокартичні збірки.
Цікавою та різноманітною є археологічна колекція. Це знахідки з розкопок поселення Молюхів Бугор (V-ІІІ тис. до н.е.), Суботівського городища чорноліської культури, Мотронинського городища скіфського часу, Замкової гори і Нижнього міста в Чигирині, замчища Б.Хмельницького в Суботові. Зокрема, унікальними є залишки жіночого вбрання ХVІІ ст., що були виявлені в 1994 р. під час проведення археологічних розкопок на території Нижнього міста. Цінність становить колекція скіфських та чорноліських бронзових виробів, пічних кахлів ХVІІ ст. та ін..
Науковцями заповідника зібрана велика колекція етнографічних речей, що відображають побут населення Чигиринщини другої ХІХ – середини ХХ століть. Заслуговує на увагу колекція гончарних виробів, у якій представлені основні гончарні осередки Чигиринщини.
У фондах заповідника зібрана чисельна колекція творів сучасного декоративно-прикладного мистецтва. Основу цього розділу колекції становить творчий доробок учасників всеукраїнських симпозіумів гончарного мистецтва "Чигирин" та народного мистецтва "Суботів", які щороку проводяться на базі НІКЗ "Чигирин".
Окрасою зібрання є колекції народних ікон Чигиринського краю на дереві та полотні, сучасного живопису, петриківського розпису, серія картин Д.Г.Нарбута "Гетьмани України" та офорти О.Г.Данченка з серії "Визвольна війна українського народу проти польської шляхти 1648-1654 рр.".
В фондах зберігається цікава колекція книг другої половини ХVІІІ-ХХ століть, численний документальний матеріал, що відображає історію нашого краю.
Заслуговує на увагу колекція холодної і вогнепальної зброї та військового спорядження ХVІ-ХХ століть. Різноманітною є колекції нумізматики, фалеристики, філателії, філокартії.
Науковими співробітниками заповідника продовжується робота по формуванню фондових колекцій.