Colecţia, de o mare valoare istorico-documentară, este una dintre cele mai vechi ale muzeului. Preocupări pentru acumularea de lucrări artistice, care să poată  ilustra istoria militară a poporului român au existat încă din anul 1919, când colonelul Constantin Ştefănescu-Amza a fost delegat să se ocupe de organizarea muzeului. Astfel, la sfârşitul anului 1919, patrimoniul muzeului conţinea deja 59 sculpturi, statuete şi miniaturi.

După cel de-al doilea război mondial, când multe piese au fost dispersate, începe o activitate intensă de adunare a unor lucrări valoroase aflate în posesia unităţilor armatei (Spitalul militar, Comandamentele teritoriale, Inspectoratul Cavaleriei, Academia Militară, Societatea Cultul Eroilor) şi au readuse în patrimoniu, unele dintre cele mai valoroase piese, cum ar fi: busturi ale membrilor familiei regale, ale marilor generali, comandanţi de unităţi, ale unor eroi (lucrări aflate în incinta unităţilor din care aceştia proveneau).

Colecţia de sculpturi, ce conţine un număr de 620 obiecte, va deveni colecţie de sine stătătoare abia în anul 1974 în urma procesului de organizare a patrimoniului. Multe dintre lucrările aflate în colecţie pot fi considerate ca aparţinând patrimoniului cultural naţional: cele realizate de Friedrich şi Carol Storck, Constantin Brâncuşi, Oscar Han, Ion Iordănescu, Ion Jalea, Oscar Spaethe, Spiridon Georgescu, Dimitrie Măţăoanu.