В архивный фонд музея можно разделить на четыре части — личный архив Петра Кузьмича Козлова, архив его жены Елизаветы Владимировны Козловой (урожд. Пушкаревой), архив семьи Пушкаревых — Владимира Иосифовича, Веры Владимировны и Владимира Владимировича Пушкаревых, архив энтомолога Ирины Александровны Четыркиной, которая с 1950 г. жила в квартире Козлова.
Наибольший интерес как для биографов П. К. Козлова, так и для ученых, занимающихся историей исследования Центральной Азии, монголистов и тюркологов, несомненно, представляют материалы личных архивов П. К. Козлова и Е. В. Козловой. В их число входят:
1. Обширная личная переписка П. К. Козлова (1880-е — 1930-е). Среди корреспондентов путешественника — его соратники, другие географы и путешественники (А. П. Семенов-Тян-Шанский, А. А. Достоевский, Ю. М. Шокальский). В архиве имеются также одно письмо П. П. Семенова-Тян-Шанского М. В. Певцову (20 мая 1898), копии писем Н. М. Пржевальского Козлову. Отдельный блок составляет переписка Козлова с женой, а также письма, адресованные Е. В. Козловой крупными учеными (П. П. Сушкин, Д. Н. Анучин, А. Я. Тугаринов).
2. Личные документы П. К. Козлова, а также документы касающиеся его семьи.
3. Рукописи статей П. К. Козлова, черновики и копии его докладных записок в Главный Штаб и РГО, небольшие заметки. Среди рукописных текстов — статьи “У дорогой могилы” (1917), “Сокровища древних курганов” (1925), “Археологические открытия Монголо-Тибетской экспедиции” (сер. 1920-х), “Общий взгляд на Азию” (1929), “Заметка о моем замечательном учителе В. П. Вахтерове” (1932), некролог на смерть П. П. Семенова-Тян-Шанского (1914).
4. Научные дневники последней Монголо-Тибетской экспедиции П. К. Козлова, 1923-1926. Это журналы маммалогических, орнитологических и метеорологических наблюдений, а также географический дневник.
5. Экспедиционные дневники Е. В. Козловой (1923-1929).
6. Материалы других лиц. Это рукописи М. В. Певцова (Географические сведения о Северо-западной Джунгарии собранные в 1882 г.; Проект переписи кочевого населения: Акмолинская, Семипалатинская и Семиреченская области; Черновое описание границы Кобдосского участка; Сведения о летних и зимних стойбищах киргизов рода Кажембет и др.), Е. Г. Грум-Гржимайло (Россия и Монголия, ок. 1920) и А. Д. Симукова (Краткая заметка о результатах двухмесячной стоянки в горах Ноин-Богдо (Центральной Гоби), осень 1925).
7. Материалы, связанные с работой П. К. Козлова в зоопарке-заповеднике Аскания-Нова в 1918-1920 гг.
8. Востоковедные материалы. Среди наиболее интересных – копии надписей с монгольских памятников, обнаруженных Козловым в ходе Монголо-Тибетской экспедиции, рукопись на манчжурском языке “Описание границы от устья р. Алькабека до г. Мус-тау”, оригиналы дорожных грамот-паспортов Е. В. Козловой и В. М. Канаева, полученных из китайского МИДа летом 1925 г. (на китайском и монгольском языках), а также билет, выданный экспедиции М. В. Певцова российским консульством в Кашгаре для пропуска в Китайские владения в 1889 г. (на китайском и русском языках).