La collection offre un aperçu de l'art de la sculpture à Toulouse et dans sa région, de l’Antiquité au XXe siècle. L'école toulousaine des XIXe et XXe siècles y est bien représentée.
La période gallo-romaine est représentée par plusieurs pièces dont un fragment d’architrave, vestige probable de la porte Narbonnaise (entrée sud de la Tolosa romaine) et une tête de Cérès en marbre blanc de Saint-Béat (Pyrénées), sans doute trouvée in situ lors de la construction de l’hôtel Dumay au XVIe siècle.
Du Moyen Age date une collection de chapiteaux dont la provenance, bien qu’indubitablement régionale, est souvent inconnue en l’absence d’étude précise. La principale œuvre des collections médiévales est un prophète en bois de chêne du XVe siècle provenant du chœur de l’ancienne église des Carmes de Toulouse.
Pour la période moderne, l’œuvre majeure est une Vierge à l’Enfant attribuée à Arthur Legoust, elle ornait la chapelle Notre-Dame du Mont-Carmel, construite en 1631, dans l’église des Carmes de Toulouse. Une série de maquettes en terre cuite couvrent les XVIIIe et XIXe siècles, œuvres de François Lucas, François Noubel, Jean-Louis Ajon, Jean-Pierre Vigan et Bernard Griffoul-Dorval.
Enfin, l’«école toulousaine» des XIXe et XXe siècles est représentée avec Charles Ponsin-Andahary, Alexandre Falguière et nombre de leurs élèves : Abel Fabre, Laurent Marqueste, Antonin Mercié, Paul Ducuing, Henri Maurette, Henri Parayre, Auguste Guénot, Jean Rivière, Charles Sarrabezolles, Georges Vivent, etc., sans oublier quelques sculptures provenant des célèbres fabriques toulousaines Virebent et Giscard.