В состав коллекций изобразительного искусства входят живопись, графика, изобразительные печатные материалы и филателия общей численностью более 14000 единиц хранения. Наибольший научный интерес представляет собрание портретов, насчитывающее более 200 произведений XVII — начала XX веков. Среди уникальных произведений русского портретного искусства в коллекции живописи парсуна XVII века «Портрет вологодского гостя Гаврилы Мартыновича Фетиева»; ценнейшие произведения местной художественной школы (П. Лопотова, Н.И. Катина, П.С. Тюрина, А. Ягодникова), полотна из дворянских усадеб (фамильные портреты и т.д.), серия клировых портретов (Пимена Савелова, Иосифа Золотого). Фонд графики представлен собранием русских народных картинок и гравированных святцев, работами известных русских граверов А.И. Ухтомского, С. Козловского, И. Клауберга, западноевропейскими видовыми и жанровыми гравюрами. Большой интерес в коллекции представляет альбомная графика художника А.П. Боборыкина (1807 — 1873), содержащая бытовые и жанровые зарисовки, а также портреты известных российских деятелей середины XIX века. Библиографической редкостью является альбом Н.П. Дмитревского и И.И. Варакина «Старая Вологда», изданный Вологодским отделением Госиздата в 1922 году в типографии Северосоюза тиражом 505 экземпляров.

1.    ВОКМ 2797 Неизвестный художник. «Портрет вологодского гостя Гаврилы Мартыновича Фетиева». Конец XVII – начало XVIII века. Холст, масло. 93 х 78 см.
2.    ВОКМ 5210 Доу Джордж (Dawe George) (1781-1829) «Портрет Межаковых Павла Александровича и Ольги Ивановны». 1821 год. Холст, масло. 152 х 118 см.
3.    ВОКМ 2833 Тюрин П.С. (1816–1882). «Портрет Межаковых Александра Павловича и Юлии Францевны». 1844 год. Холст, масло. 152 х 120 см.
4.    ВОКМ 25588 Катин Н.И. (1777, 9 ноября – около 1865). «Портрет Иркутского архиепископа Иринея Нестеровича». (Эскиз к парадному портрету). Холст, масло. 67,5 х 56,5 см.
5.    ВОКМ 2865/2 Боборыкин П.А.(1807–1873). Рисунок «Автопортрет». 1854 год. Бумага, акварель. 31,8 х 24,6 см.
6.    ВГМЗ 34646 Бём Е.М. (1843–1914). Рисунок «Портрет Екатерины Георгиевны Батюшковой в детстве» («Портрет девочки с оленёнком»). Около 1904 года. Бумага, акварель, белила. 10 х 9,8 см.
7.    ВОКМ 5236/10 Теребенев В.Н. (1891–1927). Рисунок «Натюрморт». 1921 год. Бумага, акварель. 25,2 х 27,2 см.
8.    ВОКМ 7244 Лист из «Альбома учащихся пятых, шестых и седьмых групп школы семилетки №3 под руководством преподавателя ИЗО В.С. Перова с 1923 по 1927 г.г.». 1923–1927 года. Акварель, гуашь, тушь, карандаш. Альбом 53 х 64 см; 53 х 129 см, высота – 7,4 см.
9.    ВГМЗ 34632 Бурмагин Н.В. (1932–1974), Бурмагина Г.Н. (1939–1984). Ксилография «Вологодский областной краеведческий музей». 1973 год. Бумага, ксилография. 18,1 х 12 см.
10.    ВОКМ 14861 Тутунджан Д.Т. (1931–2011). «Сторож музея». 1969 год. Холст, масло. 200 х 70 см.
11.    ВГМЗ 35099 Егоров В.А. (Род. 1944). Рисунок «Раздумье». 1996 год. Бумага, тушь. 55 х 42,5 см.
12.    ВГМЗ 33397-1 Открытка «Съ Рождествомъ Христовымъ!». Начало ХХ века. Германия. Бумага, тип. цв.печать, тиснение. 13,7 х 8,7 см.
13.    ВОКМ 690/19 Плакат «Нет такой силы, которая поработила бы нас. Кузьма Минин». Худ. В. Иванов, О. Бурова. Гос.издат. «Искусство». Москва, Ленинград.  1942 год.  Бумага, печать цветная типографская. 86 х 57 см.
14.    НВ 12742/4 Плакат «Помните!». Худ. В. Шестаков. Изд-во «Плакат». Москва. 1984 год. Бумага, печать цветная типографская. 87,5 х 55 см.
15.    ВОКМ 5156 Худ. Ширякин Н.М.(1885-1952) «Портрет Каберова И.А. - Героя Советского Союза» 1943 г. холст, масло. 85 х 63 см.
16.    ВОКМ 5159 Худ. Ширякин Н.М.(1885-1952) «Портрет Кукушкина В.Н. - Героя Советского Союза» 1944 г. холст, масло. 56,2 х 46 см.
17.    ВОКМ 5158 Худ. Брягин А.М.(1888-1948) «Портрет Преображенского Е.Н. - Героя Советского Союза» 1944 г. холст, масло. 49,5 х 42,5 см.
18.    ВОКМ 9858 Худ. Ширякин Н.М.(1885-1952) «Портрет Иванова В.Н. - Героя Советского Союза» 1944 г. холст, масло. 42 х 33 см.