Kulturno-povijesna zbirka je brojčano najopsežnija s oko 3500 predmeta, a najveći dio građe odnosi se na grad Viroviticu. Oko 70% građe je inventirano u programu M++. Sastoji iz više većih i manjih cjelina ili skupina predmeta prikupljenih darovima i otkupom. U prvim godinama rada Muzeja grada ova zbirka vodila se i pod nazivom Historijski predmeti. Već je “Muzealni odbor” (osnovan 1952. godine u vrijeme priprema za osnivanje muzeja) imao zadaću da sakuplja sav vrijedan kulturni i povijesni materijal.

Građa Kulturno-povijesne zbirke najvećim dijelom odnosi se na sam grad Viroviticu, a manjim dijelom na okolna naselja ili zapadni dio Virovitičko podravske županije. Sačuvani su srednjovjekovni dokumenti o povijesti grada čiji se originali čuvaju u Hrvatskom državnom arhivu u Zagrebu. Od srednjovjekovnog hladnog oružja sačuvan je buzdovan, dvosjekli mač, helebarde, od vatrenog arkebuze. Poznato je i nekoliko grafika koje prikazuju pad turske Virovitice. Vezano uz taj period sačuvan je jatagan, kubure, spremnica za barut izrađena od roga.

Građa cehova i kasnijih obrtničkih društava vrijedan su izvor za poznavanje gospodarskih prilika grada tijekom 18., 19., sve do sredine 20. stoljeća. Predmetima iz svakodnevnog života građanske Virovitice 19. i 20. stoljeća pripada niz različitih grupa i pojedinačnih predmeta – od pokućstva, posuđe i raznih svakodnevnih sitnica kao što su lepeza, lule, staklo iz Zvečeva, spomenari i drugo. Za društveni život u 19. do sredine 20. stoljeća zanimljive su pozivnice na priredbe, zabave, pravila društava.

Prikupljena su izdanja Virovitičana – glasila za promicanje narodnih interesa. Prvi broj izašao je 16. rujna 1899. godine i od tada do 1942. prikupljena izdanja su manjkava, a ona od 1952. do danas su gotovo u cijelosti zastupljena. Prikupljeni su i specijalizirani listovi/časopisi, tiskovine koje prate određena događanja. Osim dokumenata u užem smislu, u Kulturno-povijesnoj zbirci Muzeja kao veće cjeline nalaze se fotografije, razglednice i u manjem broju čestitke. Fotografije različitog sadržaja (portreti, obiteljske fotografije, vedute, ulične scene, društva , događaji) snimali su profesionalci i amateri.  Dokument su vremena i vrijedan slikovni izvor podataka za proučavanje kulture življenja, nestalih vizura grada. Pretežno su zastupljeni virovitički fotografi Wegner, Zimmermann, Sudarević, Schubert.

Među najvrjednije spada numizmatička cjelina koja sadrži skupni nalaz novca europskih zemalja 16. i 17. stoljeća pronađen u Virovitici 1974. godine. Sakralnu grupu predmeta čini inventar barokne kapelice sv. Križa iz Sedlarice i brončano zvono iz srednjovjekovne crkve sv. Ivana Krstitelja u Brezovici.

Dokumentarna građa II. Svjetskog rata i poslijeratne izgradnje obuhvaća fotografije, dokumente, odlikovanja, gumene pečatnjake i oružje.

O nedavnim povijesnim zbivanjima u vrijeme stvaranja samostalne države Hrvatske i Domovinskom ratu prikupljaju se fotografije i tiskovine.

Fototeka zbirke sastoji se od fotografija, negativa i dijapozitiva nastalih terenskim radom i prikupljanjem građe otkupima, poklonima i presnimavanjem.