Хранятся в Музее-библиотеке и авторские коллекции: коллекция биолога и геронтолога, президента Московского геронтологического общества Л.В. Комарова (книги по биологии, естествознанию, медицине, проблемам радикального увеличения продолжительности жизни), коллекция по истории космонавтики, собранная сотрудником Музея истории космонавтики М.С. Марковым, книги по системологии философа и системолога Г. Мельникова, библиотечка по Н.Ф. Федорову, собранная библиографом О.Н. Сетницкой, коллекция раритетных изданий работ Н.Ф. Федорова и А.К. Горского, собранная К. Киселевой и др.
Представлена художественная литература, сформировавшаяся под влиянием идей космизма (А. Платонов, Н. Заболоцкий, М. Пришвин, Б. Пастернак, С. Ягупова и др.), художественные альбомы (художники-космисты В. Чекрыгин, П.Филонов, В.Гурьев, Е.Филатов, группа «Амаравелла» и др.); литературоведческие работы об отражении философских и научных идей в литературе, о «вечных вопросах» в истории культуры; книги, журналы, сборники по краеведению, музееведению, библиотековедению, проблемам ноосферного образования. 
Многие книги поступают в Музей-библиотеку от авторов и издателей. Отдельную коллекцию составляют книги с автографами, подаренные писателем А. Кимом, философом В. Казю-тинским, историком науки Г. Аксеновым, богословом Л. Регельсоном, член-корр. РАН Н. Корниенко, внуч-кой историка А. Куна И.И. Кун-Немировской и многими другими.
В Музее имеется большая коллекция фотографий. На них запечатлены места, связанные с жизнью и деятельностью Н.Ф. Федорова, его знаменитые современники Л. Толстой, Ф. Достоевский, В. Соловьев, А. Фет, П. Бартенев, В. Верещагин, Н. Страхов, В. Брюсов, лица из окружения философа, директора и сотрудники Румянцевского музея, ученики В.А. Кожевников и Н.П. Петерсон, представители русского космизма, писатели, поэты, ученые, философы, интересовавшиеся идеями Федорова и их развивавшие. Особую ценность представляет собрание архивных фотографий, переданное Музею-библиотеке младшей дочерью философа-космиста Н.А. Сетницкого Е.Н. Сетницкой. 
Обширный фотоархив посвящен истории Федоровских чтений, работе философского семинара по изучению и развитию идей Н.Ф. Федорова (1880-е-2000-е гг.), а также текущей деятельности Музея-библиотеки (фотографии вечеров, выставок, конференций, мероприятий для детей и юношества). 
В архивном фонде Музея-библиотеки хранятся фотокопии рукописей Н.Ф. Федорова, материалы к биографии мыслителя, собранные в архивах России, ксерокопии и оригиналы рукописей А.К. Горского и Н.А. Сетницкого, фонд художника В.Е. Гурьева, часть архива старшей дочери Н.А. Сетницкого О.Н. Сетницкой, историка и библиографа. Здесь хранятся вырезки из газет и журналов со статьями о Федорове и русском космизме, кандидатские и докторские диссертации на эти темы, материалы, связанные с работой Музея-библиотеки. Собраны ксерокопии из государственных архивов Москвы и частных собраний. Отдельную коллекцию составляют материалы, переданные Музею-библиотеке Литературным архивом Музея чешской литературы из фонда Fedoroviana Pragensia, а также фотографии и издания, посвященные создателю Пражской Федоровианы писателю, видному деятелю русской эмиграции первой волны К.А. Чхеидзе. Формируются также личные фонды членов философского семинара, работающего при Музее-библиотеке, исследователей наследия Н.Ф. Федорова.

 

Музей-библиотека располагает коллекцией картин художников-космистов, членов группы «Амаравелла» Б.А. Смирнова-Русецкого, В.Т. Черноволенко и др. Хранятся и экспонируются работы В.Е. Гурьева, В.Ф. Животягова, О. Кандаурова (серия «Космисты»), Л.Г. Гачевой, копии акварелей выдающегося ученого и философа А.Л. Чижевского. В фондах Музея также имеется коллекция слайдов графических работ художника В.Н. Чекрыгина, находившегося под глубоким и сильным влиянием идей Федорова. 
Аудиофонд Музея-библиотеки содержит записи научных семинаров и чтений за 1985–2006 гг., курсы лекций, посвященных жизни и учению Федорова, философии русского космизма, истории ноосферной мысли. Видеофонд содержит записи наиболее важных мероприятий Музея-читальни и Музея-библиотеки Н.Ф. Федорова за 1993–2006 гг., документальные фильмы о Н.Ф. Федорове, В.И. Вернадском, К.Э. Циолковском и др. философах и ученых-космистах, по истории космонавтики, экологии, истории, краеведению, мировой художественной культуре.