Сектор забезпечує ведення фондово-облікової документації згідно інструкції та повне збереження музейних предметів, які знаходяться в фондах та експозиції музею, організовує облік музейної збірки, науковий опис (паспортизацію) предметів. Фондова збірка Луганського обласного краєзнавчого музею нараховує 16386 предметів, із них основного фонду – 8795, науково-допоміжного фонду – 7591. Основним джерелом поповнення музейної колекції є подарункові надходження. Нові надходження проходять фондово-закупівельну комісію, яка займається питаннями відбору предметів до фондової збірки.
Основні напрямки роботи сектору:
- облік та зберігання музейних предметів;
- наукова інвентаризація нових надходжень;
- проведенням наукових досліджень у рамках наукових тем;
- оцінка стану збереження музейних предметів, консервація;
- пошук музейних цінностей;
- підбір, передавання та документальний супровід експонатів для виставок в музеї та за його межами;
- надання фахової допомоги з питань фондової роботи музейним закладам області.
У фондах музею зберігаються документи з історії міста і населених пунктів Старобільського повіту кінця XIX століття: свідоцтва, купчі, боргові розписки, розпорядження, що характеризують соціально-економічний розвиток міста і повіту.
Міжвоєнний період 1918 – 1941 років відображено документами і фотографіями встановлення радянської влади в місті і повіті, події громадянської війни, державне радянське будівництво, колективізацію, викорінення неписемності, створення перших радянських підприємств, артілей, колгоспів, розвиток соцзмагання, одержання професійної і вищої освіти представниками робітничого і селянського класу, діяльність повітового відділу народної освіти, розвиток спорту.
Наявні документи про діяльність Старобільського міського голови Я.В.Буткова, його перші меліоративні заходи щодо запровадження терасних ділянок на схилах крейдяних пагорбів, насадження сосни навколо міста, його участі у озелененні Дніпрогесу та Москви.
Воєнний період 1941 – 1945 років відображають почесні грамоти, подяки, листи з фронту, довідки, повідомлення про смерть, орденські книжки, посвідчення до медалей, документи про збір коштів у Фонд Оборони.
Післявоєнний період 1946 – 1991 років представлено свідоцтвами про відбудову міста і району, документами переможців соцзмагань, трудових вахт, делегатів з’їздів усіх рівнів, партійних, комсомольських і радянських установ.
Події політичного протистояння 2014 року представлені першими експонатами, які були вихоплені з полум’я бою. Серед них уламки смертельної зброї, фотографії, на яких зображені події із бойових місць та життя мирного населення, фотографії військових, які загинули в бою за незалежність України.
Основний фонд включає 14 інвентарних груп: «Археологія», «Зброя», «Природа», «Дерево», «Плакати», «Метал», «Різне», «Тканина», «Фото», «Ордена, медалі, знаки», «Кераміка, скло, пластмаса», «Література, газети, книги», «Нумізматика», «Документи».