Zbirka militaria je tematsko-predmetna zbirka koju čine predmeti od 16. do kraja 20. stoljeća, poput oružja, vojnih uniformi, vojne opreme, vojnih plaketa i znakova te fotografija, podijeljenih na nekoliko podzbirki.
Podzbirka oružja sastoji se od vatrenog i hladnog oružja iz 16. i 17. stoljeća, sve do prve polovine 20. stoljeća. Fundus podzbirke sadrži sablje, oklope, helebarde, mačeve, kubure, buzdovane, puške, gričke topove, bodeže, jatagane, revolvere itd. Pojedini predmeti vezani su uz ugledne povijesne osobe poput pištolja za dvoboj bana Josipa Jelačića iz sredine 19. stoljeća.
Podzbirka vojnih plaketa i znakova sadrži predmete s kraja 18., 19. i 20. stoljeća, većim dijelom s područja Habsburške Monarhije i Jugoistočne Europe.
Podzbirka vojnih odora i opreme vezana je uz 20. stoljeće, dok Podzbirku X. zagrebačkog korpusa iz Drugog svjetskog rata većim dijelom čine fotografije.
Zbirka militaria svjedoči između ostalog o vojnom segmentu grada Zagreba koji je usko vezan uz njegovu povijest od najranijih razdoblja. (Predmeti vezani uz vojni segment zagrebačkog područja do druge polovine 15. stoljeća dio su arheoloških zbirki Muzeja grada Zagreba.) Od druge polovine 15. stoljeća pa sve do potkraj 17. stoljeća, kada je zagrebačko područje bilo izravno ugroženo osmanlijskim prijetnjama, zagrebačka naselja se utvrđuju, mijenja se sociološka struktura stanovništva te dolazi do povećane opskrbe naoružanjem. Najstariji predmeti Zbirke podsjećaju nas na teške ratne uvjete tog razdoblja.
Vojni segment grada naglašen je i tijekom osamdesetih godina 18. stoljeća. Reformama Josipa II. Zagreb, koji je do tada bio sjedište Banske krajine, postaje sjedištem vojnog zapovjedništva Slavonske, Banske i Hrvatske krajine. U grad dolazi veći broj vojnika i vojne administracije, a ujedno se civilni kompleksi uređuju u vojne svrhe te započinje gradnja vojarni. Na vojni segment utjecali su i sukobi u koje je Habsburška Monarhija, odnosno Austro-Ugarska Monarhija bila uključena u narednom razdoblju.
Uz vojni segment Zbirka čuva predmete i svjedoči o nizu drugih tema kao što su stari grički topovi koji podsjećaju na dugogodišnju tradiciju označavanja podneva.
Sakupljanje građe, kao temeljne muzeološke odrednice, provodi se na različite načine: donacijom, kupnjom, terenskim istraživanjem, nasljeđivanjem, zamjenom, ustupanjem i dr. Naglasak u prikupljanju građe za dopunu ove Zbirke odnosi se između ostalog i na mogućnost njena povezivanja s osobama, postrojbama i konkretnim događajima.
