À la création du Musée, en 1950, celui-ci abrita aussi la Bibliothèque et les Archives municipales. La confusion entre les institutions a fait intégrer jusque dans les années 1990 des archives à l’inventaire. Aujourd’hui, les soutiens du Musée se nomment encore les « Amis du Musée, des Archives et de la Bibliothèque » et, sur 33 597 œuvres, le Musée conserve 10 233 pièces d’archives, non encore étudiées.

Le fonds est constitué de documents datant du Moyen Age au XIX^e siècle, traitant principalement de l’histoire de Dreux et d’un vaste territoire couvrant l’ouest de la région parisienne.

Au sein de ce fonds, Les anciennes et modernes généalogies, épitaphes et armoiries de tous les feux comtes et comtesses de Dreux et Braine révèlent les jeux d’alliances nécessaires à l’économie locale et à son rayonnement diplomatique depuis la création du comté jusqu’à son absorption par d’autres familles telles que les Sarrebruch.

La Lettrine ornée de la Sainte Chemise de la Vierge provenant d’un antiphonaire de Notre-Dame de Chartres est un témoignage de l’attachement des proches Chartrains à la relique la plus précieuse de la cathédrale.

Enfin, un ensemble d’autographes, acquis de Raoul Bonnet (1867-1956), créateur du périodique "L'amateur d'autographes" et membre de la Société historique du VI^e arrondissement de Paris de 1898 à 1900, permet d’aborder des pans méconnus de la vie sentimentale d’illustres écrivains. Parmi ceux-ci, une lettre inédite d’Alexandre Dumas, que l’on ne soupçonnait pas s’être enamouré d’une mystérieuse Lucie, à Dreux, en 1822. Il vient ainsi compléter le panthéon des hommes venus s’encanailler non loin de Paris, comme Victor Hugo (1802-1885) auprès d’Adèle Foucher (1803-1868), un an plus tôt.