Le musée Bourdelle conserve des collections extrêmement variées et riches. A la très vaste collection de sculptures (plâtres, bronzes, marbres, pierres, terres, grès) s'ajoute celle du fonds de dessins de l'artiste conservée au cabinet des arts graphiques. La photographie, qui occupait une place importante dans la vie et le travail de Bourdelle est également représentée. L'œuvre peint de Bourdelle, domaine plus méconnu, éclaire notamment le travail de jeunesse de l'artiste. Enfin, la collection personnelle de l'artiste (antiques, moulages en plâtres, peintures, dessins et gravures...) exposée par roulement au sein des collections permanentes, évoque les goûts d'un homme ancré dans son époque.

Institution monographique dédiée à Bourdelle, le musée Bourdelle conserve toutefois d'autres fonds, qui lui ont été historiquement confiés, comme celui de Rhodia et de Michel Dufet. Respectivement fille et gendre de l'artiste, ils œuvrèrent ensemble en tant que conservateurs des lieux, à la sauvegarde et à la diffusion de ce patrimoine, en parallèle à la carrière d'architecte-décorateur poursuivie par Michel Dufet.