Das Museum betreut gegenwärtig die größte Spezialsammlung für Architektur in Deutschland. Zum Bestand des Münchener Architekturmuseums zählen etwa 500.000 Architekturzeichnungen von 1300 Architekten, über 200.000 Fotografien, 1300 Modelle, diverse Gipsabgüsse und Skulpturen, Bauakten sowie zahlreiche Architekturtraktate und architektonische Stichwerke. Seit jüngster Zeit zählen auch Computeranimationen und -prints dazu.

Die ältesten Zeichnungen stammen aus dem 16., das älteste Modell aus dem 17. Jahrhundert. Im Schwerpunkt ist die Sammlung der Architektur des 19. bis 21. Jahrhunderts gewidmet; gesammelt werden darüber hinaus wichtige Projekte und Wettbewerbsbeiträge, Zeichnungen und Modelle international bedeutender Architekten sowie bautechnische Dokumente. Ausgewählte Exponate aus dem Bestand des Museums sind bei Ausstellungen in eigenen Räumen in der Pinakothek der Moderne in München zu sehen.

Der Sammlung zugehörig war von 1913 bis 1945 die Sammlung von Korkmodellen antiker Bauwerke, die von Carl May (1747-1822) und seinem Sohn Georg geschaffen wurden. Sie befinden sich heute in Aschaffenburg.

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