Základem sbírky je konvolut plánů, náčrtů a studií, týkající se olomoucké architektury v rozmezí let 1850 - 1950, který muzeum získalo v roce 1979. Následně se sbírka specializovala na moravskou architekturu 19. a 20. století. Jednotlivé akvizice byly získány z řady architektonických výstav, které byly uspořádány v olomoucké galerii (Počátky moderní architektury na Moravě a Slezsku, 1981; Olomoucká architektura 1900 - 1950, 1982; Olomoucká architektura 1950 - 1983, 1983; Historismus 19. století, 1986; Moravské lázně v proměnách dvou století, 1987; Horní náměstí v Olomouci, 1996 aj.) a významných odkazů a darů z architektonických pozůstalostí (bři. Šlapetové, 1981; K. Fischer, 1981; A. Arche, 1985 - 1986; M. Sedlák, 1987; T. Černoušek, 1982 - 1989; J. Pulkrábek, 1992 ad.) Třetím akvizičním okruhem je přebírání dokumentací a výsledků soutěžních návrhů z veřejných architektonických soutěžích. Kurátorem sbírky je P. Zatloukal (1979 - dosud). Veřejnosti byla sbírka prezentována jako součást stálé expozice České výtvarné umění olomouckého regionu (Olomouc, 1983 - 1989) a 100 let výtvarné kultury Olomoucka 1889 - 1989 (Olomouc, 1995 - dosud) a na významných tuzemských i zahraničních výstavách.
Sbírku tvoří soubor plánů, náčrtů, dokumentačních kreseb, studií, map, doprovodných a důvodových zpráv a dalších materiálů týkající se jednotlivých staveb a následných přestaveb, urbanistických celků a jejich úprav a vlastních autorů; důležitá je také fotokartotéka. Nejstarší plánovou dokumentací je návrh na stavbu správního domu v Karlově Studánce z let 1782 - 1785. Řada exponátů je z 19. století - návrhy na veřejné i soukromé stavby převážně v duchu tehdy vládnoucího historismu (Anton Arche, Camill Sitte). Četné plány pochází z první poloviny 20. století, např. návrhy Dušana Jurkoviče, Emila Králíka nebo Jana Kotěry pro lázně Luhačovice, projekt Adolfa Loose a Paula Engelmana na vilu v Olomouci, zajímavý je i soubor návrhů Františka L. Gahury na úpravu a dostavbu města Zlína. Z druhé poloviny 20. století je možno vyzdvihnout práce Tomáše Černouška (např. projekt na stavbu Hotelového domu v Olomouci) a zmiňované výsledky architektonických soutěží (např. na úpravu Horního náměstí v Olomouci). Nedílnou součástí sbírky jsou architektonické modely, např. vila E. O. Primavesi (Franz von Krauss a Josef Hoffmann; model stavu z roku 1918), Administrativní a skladištní budova ASO (F. A. Čermák, model stav z roku 1931), elektrárna v Háji u Mohelnice (Bohuslav Fuchs a Josef Štěpánek, model stavu z roku 1921) aj. Sbírka architektury obsahuje 2 251 položek.
