Từ khi thành lập đến nay Bảo tàng tỉnh đã chú trọng đến công tác nghiên cứu, sưu tầm tài liệu, hiện vật. Đây là hoạt động mở đầu quan trọng tạo “tiền đề vật chất” cho toàn bộ hoạt động của bảo tàng, nếu không có hiện vật gốc, sưu tập gốc mang giá trị lịch sử, văn hóa, xã hội thì không có hoạt động bảo tàng. Tất cả các hoạt động nghiên cứu khoa học, sưu tầm, kiểm kê, bảo quản, trưng bày, tuyên truyền, giáo dục truyền thống đều dựa trên nền tảng hiện vật. Có thể thấy đây là chặng đường gắn liền với sự nỗ lực, cố gắng và tâm huyết của các thế hệ cán bộ làm công tác nghiên cứu, sưu tầm, đã thực hiện các chuyến điền dã để có được những tài liệu, hiện vật có giá trị về văn hóa, lịch sử, dân tộc học, khảo cổ học... Xét về giá trị văn hóa, những hiện vật này rất có ý nghĩa đối với bảo tàng, góp phần tích cực bảo tồn và phát huy các giá trị di sản văn hóa của địa phương.

Trước đây các tài liệu, hiện vật được sưu tầm về bảo tàng còn hạn chế, chưa chú trọng sưu tầm các hiện vật dân tộc, hiện vật khảo cổ học, hiện vật thành Sam Mứn, thành Bản Phủ; hiện vật thời kỳ kháng chiến, thời kỳ nông trường Quốc doanh Biện Biên; các tài liệu, hiện vật của các nhân vật lịch sử hoặc các hiện vật liên quan đến các sự kiện lịch sử quan trọng như: tài liệu, hiện vật của Vừ Pa Chay hoặc các nhân vật trong Ban cán sự đảng Lai Châu… Nguyên nhân một phần do nguồn kinh phí cấp cho hoạt động nghiên cứu, sưu tầm còn hạn hẹp, chính vì vậy mỗi năm chỉ sưu tầm được một số hiện vật nhỏ, lẻ, giá trị thấp không thể tiến hành sưu tầm các hiện vật có giá trị cao và sưu tầm bộ sưu tập dẫn đến công tác trưng bày chưa tạo được điểm nhấn, tạo dấu ấn sâu sắc trong lòng khách tham quan. Bên cạnh đó thông tin, nội dung lịch sử của hiện vật còn sơ sài dẫn đến khó khăn trong công tác tuyên truyền, giáo dục và phát huy giá trị của tài liệu, hiện vật. Đội ngũ cán bộ làm công tác sưu tầm còn trẻ, ít kinh nghiệm thực tế và ít được tham gia các lớp tập huấn nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ.

Trong những năm gần đây, nhận được sự quan tâm, chỉ đạo sâu sát của Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch cùng với việc nâng cao nhận thức của cán bộ, viên chức Bảo tàng tỉnh về tầm quan trọng, vai trò và ý nghĩa của tài liệu, hiện vật nên hoạt động nghiên cứu, sưu tầm của Bảo tàng tỉnh Điện Biên đã được đầu tư và thực hiện theo quy định của Thông tư số 11/2013/TT-BVHTTDL ngày 16 tháng 12 năm 2013 của Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch về việc quy định sưu tầm tài liệu, hiện vật của bảo tàng công lập.

Hiện nay công tác sưu tầm các tài liệu, hiện vật thời kỳ Kháng chiến, thời kỳ Bao cấp, thời kỳ Nông Trường Quốc doanh Điện Biên gặp nhiều khó khăn do chiến tranh đã lùi xa, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật dẫn đến các tài liệu, hiện vật thời kỳ bao cấp cũng được thay thế bằng các trang thiết bị hiện đại. Các nhân chứng lịch sử tuổi cao không còn minh mẫn, một số đã trở về quê hương nên khó khăn trong việc khai thác thông tin và sưu tầm tài liệu, hiện vật. Bên cạnh đó, việc sưu tầm hiện vật dân tộc cũng gặp không ít khó khăn, do xu hướng giao lưu, tiếp biến văn hóa giữa các dân tộc, đặc biệt là nhận thức của đồng bào các dân tộc thiểu số trên địa bàn về việc bảo tồn và phát huy những hiện vật truyền thống (gốc) chưa đảm bảo, để biến dạng, rách hỏng, mối mọt....Đa số các tài liệu, hiện vật gắn liền với đời sống sinh hoạt nên khó thuyết phục họ tặng hay bán lại cho bảo tàng.

Đứng trước khó khăn như vậy, cán bộ làm công tác nghiên cứu, sưu tầm đã không ngừng nỗ lực học hỏi, khắc phục mọi khó khăn tiến hành sưu tầm theo nhiều hình thức. Hàng năm tổ chức các đợt khảo sát đến các bản làng nơi đồng bào dân tộc thiểu số sinh sống, các vùng căn cứ cách mạng... để sưu tầm các tài liệu, hiện vật tiêu biểu, đặc sắc về văn hóa các dân tộc, các sản phẩm của nghề thủ công truyền thống, trang phục truyền thống, hiện vật kháng chiến, hiện vật khảo cổ học... Đồng thời những cán bộ trực tiếp làm công tác sưu tầm luôn rèn luyện kỹ năng giao tiếp với nhân dân đặc biệt là những vị lão thành cách mạng, các cựu chiến binh tuổi cao, trí nhớ suy giảm nên cán bộ làm công tác sưu tầm phải đi lại nhiều lần, thường xuyên thăm hỏi, vận động gia đình, người thân tác động, thuyết phục để Bảo tàng tỉnh sưu tầm tài liệu, hiện vật được thuận lợi. Đối với chủ hiện vật là đồng bào dân tộc thiểu số, khả năng giao tiếp và nhận thức còn hạn chế, người làm sưu tầm phải tự trau dồi, học hỏi ngôn ngữ, tìm hiểu các phong tục tập quán tạo sự gần gũi, từ đó tuyên truyền nâng cao nhận thức của người dân về giá trị di sản văn hóa và thuyết phục họ đồng thuận trong công tác sưu tầm. Ngoài ra cán bộ Bảo tàng tỉnh thiết lập các mối quan hệ với các tổ chức, đoàn thể như Cục Văn thư lưu trữ, Ban liên lạc Nông trường...; xây dựng mạng lưới cộng tác viên giữ mối liên hệ với già làng, trưởng bản, cán bộ văn hóa xã... gián tiếp thực hiện công tác tuyên truyền đến quần chúng nhân dân nâng cao nhận thức về việc gìn giữ giá trị văn hóa truyền thống của dân tộc, và đặc biệt khi phát hiện các hiện vật sẽ chủ động liên hệ với cán bộ bảo tàng để kịp thời sưu tầm, tránh thất thoát và mai một các hiện vật có giá trị.

Sau nhiều năm nghiên cứu, sưu tầm, đến nay Bảo tàng tỉnh Điện Biên đã lưu giữ khoảng 13.000 tài liệu, hiện vật các thời kỳ tiền sơ sử, thời kỳ kháng chiến, thời kỳ bao cấp và một số hiện vật thời kỳ đổi mới, hội nhập phát triển...với các loại chất liệu như đá, gốm sứ, giấy, vải, mây tre...Các tài liệu, hiện vật được thu thập từ nhiều nguồn và thực hiện các phương thức sưu tầm khác nhau như: Tài liệu, hiện vật do Bảo tàng trực tiếp sưu tầm ở những di tích thuộc nhiều địa bàn của tỉnh Điện Biên; Tài liệu, hiện vật do bảo tàng tiếp nhận từ các cơ quan, đơn vị, các tổ chức đoàn thể xã hội, các cá nhân, các cộng tác viên hiến tặng; Tài liệu, hiện vật do bảo tàng trực tiếp mua của các chủ sở hữu hiện vật… Năm 2020, Bảo tàng tỉnh Điện Biên đã tiếp nhận 115 hiện vật của các cựu công nhân nông trường Quốc doanh Điện Biên, nông trường Mường Ảng và hiện vật của Trung tâm Văn hóa, thông tin huyện Điện Biên hiến tặng. Các hiện vật sau khi được đưa về bảo tàng đã được phân loại theo loại hình, xử lý kỹ thuật và nhập kho theo đúng quy định để phục vụ cho các hoạt động của bảo tàng.

Trong thời gian tiếp theo, Bảo tàng tỉnh Điện Biên sẽ tiếp tục khắc phục những hạn chế để hoạt động Nghiên cứu, sưu tầm đạt hiệu quả cao. Sưu tầm các tài liệu, hiện vật của các nhân vật lịch sử, các thời kỳ, giai đoạn gắn liền với sự ra đời phát triển của tỉnh, qua đó lưu giữ và phát huy những giá trị về lịch sử, bản sắc văn hóa, đồng thời góp phần vào công tác giáo dục truyền thống yêu nước cho các thế hệ mai sau.