Самая многочисленная коллекция Северодвинского городского краеведческого музея – коллекция «Фото» – насчитывает более 17000 единиц хранения (3300 предметов основного фонда и 13700 предметов научно-вспомогательного фонда). Основная часть коллекций тематически связана с историей советского периода, становлением и развитием градообразующих предприятий. Большой интерес представляет комплекс фотографий о начале строительства рабочего посёлка Судострой и города Молотовска в период 1936-1940 гг. Экспонаты коллекции систематизированы и сгруппированы по следующим темам: «Начало строительства города. 1936-1940 гг.», «Первостроители города», «Город Молотовск в годы Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.», «Участники Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.», «Послевоенное строительство города», «История старинного поморского села Нёнокса», «Старообрядческие скиты на Русском Севере», «Освоение Арктики», «Градообразующие предприятия Северодвинска». Также есть и персональные комплексы, посвящённые Героям Советского Союза, Героям Социалистического Труда, Почётным гражданам Северодвинска, а также известным горожанам. Кроме того, в собрании музея имеется и коллекция негативов, в том числе выполненных на стекле.