沈阳市档案馆于1960年5月成立，经过63年的建设，特别是党的十一届三中全会以来，档案馆事业有了迅速发展。近年来，档案馆采取多种形式加大接收、征集力度，使馆藏档案数量有了较大的增加，馆藏结构发生了重大变化。截止到2023年12月统计，馆藏档案和资料总数为710658卷（册）/194901件，其形成时间上限为1760年（乾隆二十五年），下限时间为2022年。其中有如下几部分：

一．清代档案

沈阳市档案馆的清代档案主要为沈阳县公署、奉天市政公所全宗当中保存的1909-1911年（清宣统年间）形成的档案，共256卷。另有一些征集进馆的清代零散档案，如功牌、敕命、房契、地契、家谱、陵寝官员总册、大清全地图等。其最早形成时间为1760年（乾隆二十五年）。    

二.民国时期档案 

这部分档案的形成时间为1912－1948年，共67个全宗，82093卷。其主要形成者为沈阳县公署、奉天市政公所、沈阳市政府、沈阳地方法院以及一些该时期的企业事业单位和国民党联勤总司令部等。其内容为政治、军事、外交、文教卫生、宗教、工商业、农业、财经等各个方面的活动记录。  

三.革命历史档案

这部分档案主要是1945-1949年9月30日期间中国共产党在沈阳地区进行活动所形成的档案。主要形成单位为中共沈阳市委员会、中共沈阳市工作委员会、中共沈铁抚联合县委、中共沈阳东南郊分委员会、中共沈阳（北郊）市委等。其主要内容为中国共产党在沈阳地区进行党和政权建设、开展对敌斗争、培训干部、接收城市、支援前线，等等。这部分档案分布在72个全宗，1024卷。

 四. 中华人民共和国时期档案

这部分档案主要是建国以来沈阳市市级党政群机关及部分企业事业单位所形成的档案，共有438个全宗，574790卷/194901件。这部分档案是沈阳市档案馆馆藏主体，记录了中共沈阳市委、市政府领导沈阳市人民进行社会主义精神文明、物质文明建设的历史。

五. 著名人物档案

这部分档案记录了沈阳地方名人的生平、论著、创造发明及社会评价、社会交往活动历史。其形成者有沈阳市市长、中科院院士、全国劳动模范、著名作家、烹饪大师、著名表演艺术家、教育专家、荣誉市民等69位著名人物。

 六. 科技成果档案

科技成果档案主要为1978-2010年期间已达到国际先进水平或填补国内空白的沈阳市研制的新产品、新技术的档案。

七. 照片档案

 沈阳市档案馆馆藏照片档案为20世纪以来不同时期的政治、经济、文化、教育、宗教等方面的照片，共45519幅。其主要内容为中共沈阳市党代会议、沈阳市的人代会议、政协会议、其它会议、市政建设、工业生产、农村工作、科教文卫工作、领导视察、旅游风光、宗教庙宇、抗灾抢险、环保绿化、商贸金融、民族风俗、友好往来、扶贫等活动的记录。  

 八. 音像档案

这部分档案主要是中共沈阳市委、市政府、市档案局、沈阳人民广播电台、沈阳电视台等单位所形成的录音、录像档案，其中录音档案5764盘（盒），录像档案561盘。