A néprajzi gyűjtemény alapjait is az Esztergom-vidéki Történelmi és Régészeti Társulat tevékenysége vetette meg. A meglévő tárgycsoport jelentősen gyarapodott 1964-ben, amikor a Balassa Bálint Múzeum átvette a Dorogi Szénmedence Tájmúzeumának gyűjteményét. Jelenleg közel 8000 tárgyból áll, melyek nagy része a Múzeum épületének padlásán, fapolcokon és zárható üvegszekrényekben került ideiglenes elhelyezésre.

Főbb tárgycsoportjaink: városi kismesterségek (kékfestők, mézesbábosok, kádárok, lábbelikészítő mesterek) műhely-berendezési tárgyai, szerszámkészlete, hajómolnár és halászmesterség dokumentumai; tatai, felvidéki és helyi készítésű illetve gyűjtésű kerámia; búcsújáró helyekről származó, szakrális emlékek, szobai szentképek; a paraszti élet gazdasági szerszámai és háztartási eszközei.

A környékben gyűjtött népviseleti darabokat az első emelten található kézi raktárban, szekrényekben tároljuk. Itt tanulmányozható a több száz darabos néprajzi fotótár és a 100-nál több dolgozatot tartalmazó kézirattár is.

A múzeum néprajzosai folyamatosan gyűjtik a hagyományos paraszti és bányász életmód tárgyait és dokumentumait, melyben önkéntes gyűjtők és néprajzos gyakornokok segítségét is igénybe veszi. Jelenleg folyó kutatási terv a szakrális kisemlékek összeírása, mely pályázatok útján, megyei összefogással kerül megvalósításra.