"博物"是儿童博物馆有别于其他类别校外教育机构的特征之一。在馆藏品方面，至2019年底，上海儿童博物馆的收藏品共计有 2791件，其中综合类 1529件、家具类 1件、书画类 660件、儿童玩具类 527件 以及航海、航天类 74件。部分藏品由异域儿童类博物馆及社会友好人士捐赠。除此之外，还常年征集与儿童相关的物质文化藏品及富有创意和特色的儿童个人创作作品，对符合条件的儿童自创作品和相关儿童物质文化藏品予以收藏，并颁发特制收藏证书。