Eng verbunden mit der historischen Entwicklung der Berliner Wasserversorgung und Stadtentwässerung und den Berliner Wasserbetrieben (BWB) als Institution sind die Sammlungen des Museums. Sie entstanden mit dem Aufbau des Museums ab 1980 und wurden 1994 neu strukturiert.
Damit etablierte sich auch das dem Museum angeschlossene historische Archiv mit der Überlieferung der Berliner Wasserbetriebe und seiner Vorläufer. Die Sammlungen des Museums und Archivalien widerspiegeln den Bau, Um –und Ausbau oder die Stillegung der Gebäude und maschinentechnischen Anlagen von Wasserwerken, Zwischenpumpwerken, Wassertürmen, Abwasserpumpwerken, Klärwerken, Rieselfeldern und Netzen in Berlin von 1852 bis 1990.
Die Sammlungen und die historische Überlieferung der Berliner Wasserbetriebe gliedern sich in vier große Bestandsgruppen: