Fotokogu kajastab Tartu linna arengut, muutumist aegade jooksul. Vanimad ülesvõtted pärinevad C. Schulzilt ja R. Sachkerilt 19. sajandi lõpust. Edasisest on esindatud Tartu tuntumate fotograafide (A. Lomp, H. Staden, M. Riedel, Th. John, Ed. Selleke, A. Luud, M.Lokk, M. Toom) pildid.
Rohkesti on Tartu linnavaateid 20. sajandi I poolest. Lisaks on arvukalt fotosid II maailmasõja aegse, nõukogudeaegse ja kaasaja Tartu elu kohta. 2000. aastate alguses ja 2010. aastatel on pildistatud Tartu asutuste ja ettevõtete tööd (nt Tartu tähtsamad hotellid, Tartu naha- ja jalatsivabrik AS Samelin, Tarmeko mööblitööstus, TÜ Kliinikumi nakkushaigla, trükikoda Greif, Tartu linnavalitsus, Tartu Postimehe toimetus, OÜ Mandragora jms).
Fotokogu haruldus on fotokunsti üks esimesi katseid – 19. sajandi algusest pärinev dagerrotüüp, millel on kujutatud vanaema koos oma lapselapsega. (Foto: Vanaema lapselapsega). Omaette kollektsiooni moodustab Ants Nilsoni laulupeoteemaliste negatiivide kogu (ca 12 400 negatiivi) (Foto: Laulupidu Tallinnas).
2017. aasta seisuga on muuseumi fotokogus kokku 53 367 museaali. Muuseumide infosüsteemis MuIS on neist leitavad 46 175.