桐城市博物馆收藏了11000余件文物，其中包括春秋兽耳尊、战国青铜戈、汉代铜钟、西晋虎子、六朝莲社尊、唐代铜镜、宋代龙泉洗、元代瓷熏炉、明代东瓜罐等。此外，桐城博物馆还以收藏桐城明清名人书画为馆藏特色，展出方以智、方苞、姚鼐、张英、张若澄等明清桐城名家书画。陈独秀草书中堂、李鸿章对联、严凤英手迹等近现代文物也多有收藏。