Die Musikinstrumenten-Sammlung ist die mit Abstand grösste in der Schweiz und entsprechenden Beständen in den grossen europäischen Museen vergleichbar. Derzeit umfasst sie etwa 3'000 Objekte, fast ausschliesslich europäische Instrumente aus dem 16. bis 20. Jahrhundert. Es handelt sich um eine herausragende Studiensammlung für instrumentenkundliche und aufführungspraktische Untersuchungen.

Ihre Geschichte begann vor mehr als 140 Jahren, als 1862 eine Orgel in Tischform aus der Basler Leonhardskirche in die damalige Mittelalterliche Sammlung kam. Geschenke, Ankäufe und besonders grosszügige Legate erweiterten den Bestand beträchtlich: 1927 durch das Legat Maurice Bedot-Diodati (Genf) mit 48 Instrumenten, 1956 durch eine Schenkung von Paul Sacher die umfassende Sammlung von Otto Lobeck (Herisau) mit 350 Instrumenten. 1957 konnte der Nachlass des Zürcher Geigenbauers Albert Riemeyer mit 25 Streichinstrumenten erworben werden. Durch das Legat der weltweit wohl grössten Sammlung historischer Blechblasinstrumente und Trommeln von Dr. h.c. Wilhelm Bernoulli-Preiswerk (Greifensee) mit über 900 Objekten wuchs der Bestand sprunghaft. Im Jahre 2004 konnte als Depositum der Paul Sacher Stiftung (Basel) das Instrumentarium zu den Werken von Mauricio Kagel entgegengenommen werden.

Selbst eine so reichhaltige Sammlung weist zwangsläufig besondere Schwerpunkte auf. Diese liegen zum einen im Bereich der Blechblasinstrumente, von der frühesten erhaltenen datierten Langtrompete von 1578 bis zu den unterschiedlichsten Formen und Ventiltypen des 19. Jahrhunderts. Zum anderen finden sich bedeutende Bestände mit einem engen Bezug zur Basler Musikgeschichte, die auch über ihre engere lokale Bedeutung von Interesse ist. Schliesslich zeichnet sich die Sammlung durch eine Reihe hochwertiger Tasteninstrumente aus (Kleinorgeln, Cembali, Fortepianos). Besonders wertvoll ist die gut dokumentierte Überlieferungsgeschichte und damit konkrete Kontextualisierung einer Reihe von Objekten.