洛阳博物馆集中收藏有洛阳地区出土的上自史前，下迄明清时期的各类珍贵文物，尤以夏商周三代青铜礼器、汉唐陶俑、唐三彩和宋代瓷器等，藏品数量较大，种类丰富，富有地域特色，在中国文物界占有一定的地位。
青铜器
乳钉纹青铜爵，饮酒器。1975年河南省偃师市二里头遗址出土。长流尖尾，束腰平底，三锥足细长。流折处有两钉形短柱。腹部一面有凸线两道，两线之间横列五枚乳钉装饰。器壁甚薄。有“天下第一爵”之美誉。
方格纹铜鼎于1975年在偃师二里头遗址出土，鼎收口、圆腹、平底、锥状三足，沿上铸二环形立耳，腹饰不规整的方格纹。该鼎合抱模铸风格，端庄规整，但略显稚拙粗糙，纹饰图案具象朴素。方格纹铜鼎是发现的年代最早的青铜鼎，号称“华夏第一鼎”，堪称国之重宝。
兽面纹铜方鼎于1977年洛阳北窑庞家沟西周墓出土，双立耳，方腹，四柱足是西周早期极难得的上乘之作。该件方鼎可称为西周方鼎中的第三大方鼎。且铸作精工，造型俊美。是商周青铜礼器具有典型意义的代表作。
母鼓方罍（léi），1963年，出土于洛阳北窑。整件器型外形稳重大气，器身纹饰华丽，在商代晚期流行一时，是商晚期青铜酒器中的精品。
1947年秋，在洛阳市郊小李村出土。叔牝方彝呈长方体，是一种典型的西周早期盛酒器，盖、身、座饰以云雷纹为地的三层半浮雕花纹，其盖、腹主体花纹为饕餮纹，唯口沿下、圈足及盖顶上饰一周凤鸟纹，纹样繁密工细，铸造精工。这件器物即为王室重器，是西周时期青铜礼器的典型之作。国内仅此一件，弥足珍贵。
镶嵌绿松石铜牌饰，1984年秋偃师二里头遗址出土，为盾牌形，面微突起，它是先铸好牌形框架，然后有数百枚方、圆或不规则的绿松石粘嵌成突目兽面。是发现最早也是最精美的镶嵌铜器。
玉器
白玉杯是曹魏时期的饮酒器，1956年洛阳市涧西区曹魏正始八年墓出土。
玉璋1975年出土于偃师二里头遗址，[26]该玉璋长48.5厘米，呈扁平长方体状，前端薄而宽，两面扁平，刃口略凹呈弧形；后端两侧有齿饰，与两面齿饰对应处留有平行阴线；长方柄，柄前正中有穿孔。
绿松石龙形器是2002年春，在清理洛阳偃师二里头遗址宫殿南院出土，长约65厘米，由2000余片形状各异、又细又小的绿松石片粘嵌而成，其中，最小的绿松石片直径仅0.2厘米，厚度约0.1厘米。龙身略弯曲，中部脊线向两侧下斜，全身布满菱形鳞纹，尾尖内蜷。在龙形器尾端不远处，还有一个绿松石条形饰，与“龙体”近乎垂直。这件绿松石龙形器宛若一条游龙，在早期龙形器中十分罕见，是当之无愧的“超级国宝”，被命名为“中国龙”。
石刻
东汉石辟邪是1992年，孟津县会盟镇汉光武帝陵出土。高1.9米、长2.9米，重达8吨。迄今为止，在国内出土文物中，体形这么大、艺术手法如此精湛的石辟邪仅此一尊。
正始石经于1922年发掘于偃师市佃庄镇太学村，出土后即被保存，它长75.4厘米，宽约50厘米，碑表刻《尚书》，碑里刻《春秋》，有600字左右。
三彩器
三彩灯于1987年在洛阳吉利区出土。是唐代使用照明用具。由座、柄、盘、盏四部分组成，造型优美，釉色鲜艳，是洛阳考古发现中首次发现，更是三彩中极为罕见的艺术瑰宝。
三彩女坐俑于1964年洛阳北窑出土，高27厘米俑胎质坚硬，施釉均匀，无釉流痕，她身穿黄色长视襦衣，姿容丰腴，仪态娴雅，代表了盛唐时期妇女的一种风范。是一件具有时代生活气息的唐三彩代表作。
