Le Musée possède plusieurs collections :
- des véhicules grandeur réelle ;
- des modèles réduits ;
- des maquettes ;
- différents objets relatifs à l’exploitation des transports collectifs ;
- des livres, des magazines et d’autres documents imprimés ;
- des photographies et des documents vidéo et des documents sonores.
La collection de véhicules se compose de :
- Omnibus et tramways hippomobiles ;
- Voitures du métropolitain de Paris ;
- Tramways mécaniques et à vapeur ainsi que de voitures voyageurs (urbains et secondaires) ;
- Tramways électriques, à crémaillère et funiculaires (urbains, interurbains et secondaires) ;
- Trolleybus ;
- Autobus et autocars ;
- Divers véhicules et matériels d’exploitation ou d’entretien des réseaux.
Actuellement, sur le site de Chelles, seule la moitié de la collection est présentée. Le restant des véhicules est à l’abri dans une réserve avec la collection RATP.