La raccolta, nata nel 1863,  raccoglie i disegni affluiti nelle collezioni municipali a partire dal 1862, conserva oggi circa 28.000 opere grafiche comprese tra il XIV e il XX secolo. Tra gli artisti rappresentati Leonardo, Bambaia, Boccioni e Wildt. Il patrimonio si compone di progetti, disegni figurativi di scuole italiane e straniere, prove di architettura e di ornato.

È accessibile a ricercatori e studiosi e a un pubblico diversificato. Gli originali sono esposti in occasione di prestiti e mostre temporanee. L'istituto promuove attività di ricerca e divulgazione, collabora con musei italiani e internazionali, università, soggetti pubblici e privati nel settore dei beni culturali.