Dựa theo loại hình, niên đại, Bảo tàng tỉnh đã xây dựng 4 bộ sưu tập hiện vật quý hiếm, đó là: sưu tập trống đồng, sưu tập giáo đồng, sưu tập hiện vật thời Lý và sưu tập gốm thời Trần. 

Bộ sưu tập trống đồng gồm 16 chiếc được phát hiện trên đất Hà Nam là sưu tập hiện vật quý hiếm. Thông qua bộ sưu tập hiện vật này đã giúp cho nhiều nhà nghiên cứu xác định rõ hơn về lịch sử hình thành, đời sống tự nhiên, xã hội, tín ngưỡng, phong tục tập quán, cũng như tư duy, thẩm mỹ của người  Việt cổ thuộc nền văn hóa Đông Sơn. Trống đồng được chế tác khoa học, công phu từ hình khối cho đến hoa văn, họa tiết minh chứng tài năng, kỹ thuật chế tác đồ đồng thau đạt trình độ điêu luyện của những người thợ thủ công Đông Sơn. Đặc biệt, ở Hà Nam còn phát hiện được những chiếc trống đồng với kích thước lớn, hình dáng cân đối, hoa văn trang trí hoàn hảo, sắc nét đến từng chi tiết, như trống đồng Ngọc Lũ, trống đồng thôn Trì, trống đồng thôn Đoài, trống đồng Tượng Lĩnh, trống đồng Văn Xá...

Bộ sưu tập giáo đồng của nền văn hóa Đông Sơn có 46 hiện vật, được phát hiện chủ yếu trong các di chỉ mộ táng tại Hà Nam như: mộ thuyền Châu Sơn (phường Châu Sơn, thành phố Phủ Lý) năm 1977; mộ cổ ở Yên Từ (nay là thôn Yên Bình, xã Mộc Bắc) năm 1980; mộ thuyền Yên Bắc (phường Yên Bắc) năm 2000 đều thuộc thị xã Duy Tiên... Đây là loại vũ khí tấn công, giúp cho con người thời đó có thể bảo vệ được mình trước thú giữ và cũng là trợ thủ đắc lực trong việc săn bắt thú làm nguồn thức ăn.

Căn cứ vào cách tra cán và loại hình cụ thể của 46 hiện vật trong kho của bảo tàng có thể chia giáo thành ba loại: giáo có chuôi tra cán; giáo có họng tra cán và giáo minh khí. Giáo có chuôi tra cán (còn gọi là giáo lá mía) được phát hiện đầu tiên ở vùng Thanh Hóa, sau này các vùng khác, trong đó có Hà Nam cũng phát hiện được. Số lượng giáo có chuôi không nhiều (Bảo tàng Hà Nam có 2 hiện vật), tất cả đều thuộc một kiểu sống giáo cao, có tiết diện vuông hoặc bầu dục, loại này thường có kích thước lớn. Loại giáo có họng tra cán là loại họng ngắn, lưỡi dài. Loại giáo minh khí có đặc điểm chung là nhỏ với mục đích cúng tế và chôn theo người chết.

Nghiên cứu kỹ, sự đa dạng của hiện vật giáo đồng Đông Sơn ở Hà Nam vừa phản ánh sự khác biệt địa phương, vừa có sự giao lưu giữa các vùng miền. Hà Nam nằm trong vùng Đồng bằng sông Hồng nên những chiếc giáo đồng tìm được cũng có đặc trưng riêng của vùng, như giáo có họng tra cán có phần họng ngắn hơn phần lưỡi, mặt cắt ngang của lưỡi là một hình thoi biến dạng. Ngoài ra, những chiếc giáo như giáo hình lá mía mang đặc trưng riêng của vùng Đồng bằng sông Mã (Thanh Hóa), hoặc những chiếc giáo có mặt cắt ngang là hình thoi cân đối, nhiều chiếc còn có thêm những lỗ thủng được tìm thấy trên đất Hà Nam.

Với bộ sưu tập hiện vật thời Lý, Hà Nam có khá nhiều hiện vật quý hiếm. Toàn bộ sưu tập có 515 hiện vật, bao gồm các loại hình: đĩa, bát, thạp, liễn, ấm, tượng, gạch, ngói, đá sa thạch... Sưu tập hiện vật thời Lý chủ yếu là những hiện vật khai quật tại chùa Long Đọi Sơn, xã Tiên Sơn, thị xã Duy Tiên năm 2001. Các hiện vật này bao gồm nhiều chất liệu, như: gốm tráng men, gốm đất nung có trang trí hoa văn phục vụ các công trình kiến trúc (đặc biệt là các công trình chùa, tháp trên đỉnh núi Đọi thời Lý); đá sa thạch màu xám xanh và nâu đỏ có trang trí hoa văn. Trong đó, gốm đất nung chiếm số lượng nhiều nhất với 247 hiện vật, chủ yếu là các vật liệu kiến trúc: gạch hình vuông, hình chữ nhật, gạch thỏi; ngói mũi hài, ngói ống, ngói bò, ngói âm dương... được trang trí nhiều đề tài về cảnh vật thiên nhiên và con người.

Nhóm chất liệu đá thu được ở di tích Long Đọi Sơn cũng trong đợt khai quật năm 2001 có số lượng 171 hiện vật được làm chủ yếu bằng đá sa thạch. Trong những mô típ trang trí trên vật liệu đá nổi bật nhất là hình chim thần Kinari. Đây là loại hình phản ánh đặc trưng nghệ thuật tạo hình thời Lý. Bộ sưu tập hiện vật thời Lý phong phú và đa dạng về loại hình đã phản ánh tương đối đầy đủ các nét về kinh tế, văn hóa, xã hội, nhất là về nghệ thuật kiến trúc Phật giáo thời kỳ này.

Hiện vật trong bộ sưu tập gốm đời Trần có 171 đơn vị hiện vật, gồm hai dòng gốm: gốm tráng men và gốm đất nung được phát hiện trên khắp các huyện, thị của tỉnh Hà Nam. Trong bộ sưu tập, hiện vật gốm tráng men chiếm số lượng lớn nhất với nhiều loại hình, như: thạp, chum, liễn, bát, đĩa, lọ, ang... của các dòng men nâu, men trắng xanh, men ngọc với nhiều kích cỡ và kiểu dáng khác nhau.

Dòng men tiêu biểu của thời kỳ này là men nâu với các loại hình, như bát, đĩa, thạp. Loại hình bát có đặc trưng nổi bật là có dáng loe hình phễu, trôn đế dày, mép đế cắt phẳng vát mép ngoài và được chồng nung bằng kỹ thuật con kê. Điểm đáng chú ý trong dòng bát này đang lưu giữ tại Bảo tàng tỉnh Hà Nam có hai kiểu khác nhau, ngoài kiểu bát men nâu phủ cả trong lẫn ngoài còn có kiểu bên ngoài phủ men nâu còn trong lòng phủ men trắng vàng và được trang trí hoa văn lá in chìm dưới men.

Ở loại hình thạp thì hiện vật tiêu biểu nhất là thạp gốm hoa nâu - một loại gốm đặc trưng của thời Trần. Thạp gốm có nhiều kích thước, đề tài trang trí độc đáo, có giá trị nghệ thuật, thẩm mỹ tiêu biểu phản ánh đời sống sinh hoạt văn hóa của cư dân vùng Đồng bằng Bắc Bộ. Gốm thời Trần phong phú về loại hình, nhưng khá nhất quán về phong cách và kỹ thuật. Đặc biệt là phương pháp tạo dáng và trang trí hoa văn mang yếu tố bản địa đậm nét thể hiện qua chất liệu, màu men, hoa văn thuộc truyền thống gốm thời Trần, thời kỳ văn hóa phát triển rực rỡ của dân tộc Việt Nam.

Hiện vật của các bộ sưu tập trên phong phú, đa dạng mang trong mình nhiều giá trị về lịch sử, văn hóa, mỹ thuật, khẳng định tinh hoa của dân tộc về nhiều lĩnh vực của các giai đoạn lịch sử đã qua. Nhằm phát huy giá trị hiện vật quý hiếm của các bộ sưu tập trên, ngoài trưng bày cố định phục vụ công công tác nghiên cứu, tham quan, học tập, Bảo tàng tỉnh đã có nhiều cách thức đưa hiện vật bảo tàng tiếp cận người xem, như: trưng bày, đưa hình ảnh hiện vật về cơ sở, tổ chức triển lãm thông qua các hoạt động lễ hội, sự kiện lớn, xuất bản sách về các cổ vật trên đất Hà Nam… 

Tuy nhiên, do một số hạng mục của bảo tàng tỉnh chưa được hoàn thiện, nên để bảo quản, trưng bày, tổ chức triển lãm chuyên biệt cho dòng hiện vật quý hiếm chưa được thực hiện. Nhiều hiện vật quý hiếm hiện được cất trong kho của bảo tàng, người xem chỉ được tham khảo qua ảnh và văn bản viết. 

Để phát huy giá trị của những hiện vật quý hiếm, làm sống lại lịch sử, văn hóa Hà Nam, cũng như nối dài và bồi đắp thêm niềm tự hào về những giá trị văn hóa của quê hương mà tiền nhân đã để lại trên mảnh đất này hàng nghìn năm qua, Bảo tàng Hà Nam cần khắc phục khó khăn, nghiên cứu thêm các hoạt động tương tác, trải nghiệm, kết nối giá trị văn hóa di sản, du lịch với người xem thông qua các hoạt động khảo cứu, sưu tầm, hiến tặng hiện vật, hoặc thông qua các cuộc nói chuyện chuyên đề của các diễn giả là nhà nghiên cứu các loại hình văn hóa dân gian, khảo cổ học, dân tộc học về giá trị các hiện vật quý hiếm được phát hiện trên đất Hà Nam.