NTM má dnes statut ústředního muzea České republiky a vědeckého pracoviště s funkcí dokumentační, presentační, metodickou a informační v oblasti historie vědy a techniky. Základem jeho činnosti jsou sbírky, vytvářené jako paměť společnosti. Ty čítají asi 60.000 evidenčních jednotek (zahrnujících několikanásobně vyšší počet jednotlivých předmětů), které jsou vesměs uloženy v depozitářích na cca 13.000 čtverečních metrech , neboť pouze cca 15% sbírkových předmětů je vystaveno ve stálých expozicích. Celkovou pojistnou hodnotu sbírek lze odhadnout na 60 miliard Kč; jsou mezi nimi takové unikáty jako astronomické přístroje ze 16.století, se kterými pracoval Tycho Brahe, je zde i první československý automobil, jedny z nejstarších daquerrotypií na světě a mnoho dalších unikátů. Rozsah kolekcí a obtíží spojených s péčí o ně ilustruje cca 100 železničních vozidel, která NTM vlastní a z části i provozuje. Součástí sbírek je i rozsáhlý archiv dějin techniky a průmyslu zahrnující 3.500 b.m. archiválií a knihovna s cca 250.000 svazky. Sbírky, archiválie a knižní fondy jsou presentovány veřejnosti nejenom prostřednictvím expozic a krátkodobých výstav, ale výchovně vzdělávacích a odborných programů; je k nim orientována i vlastní publikační činnost muzea.