Xác định rõ công tác sưu tầm hiện vật là một trong các hoạt động chính, quan trọng của Bảo tàng, phục vụ công tác nghiên cứu và trưng bày hiện vật, Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ luôn coi trọng triển khai công tác sưu tầm thường xuyên, lập đề cương, kế hoạch để tổ chức sưu tầm hiện vật.
Từ đầu năm đến nay đơn vị đã tổ chức nhiều đợt cho cán bộ chuyên môn đi sưu tầm, nhiều cuộc khảo sát nghiên cứu, thám sát khoa học nhằm triển khai thực hiện tốt, hoàn thành chỉ tiêu về sưu tầm hiện vật theo kế hoạch đã đề ra. Trong công tác nghiên cứu sưu tầm hiện vật chú trọng tới việc sưu tập hiện vật có giá trị, mang tính lịch sử rõ rệt. Từ hướng đi đó, công tác sưu tầm của Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ đã định hình và được thực hiện bằng nhiều phương thức, biện pháp một cách chuyên sâu và đa dạng.
Nguồn hiện vật liên quan tới chiến dịch Điện Biên Phủ chủ yếu vẫn được lưu giữ trong nhân dân nên Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ tổ chức các đợt sưu tầm có định hướng, tập trung trên địa bàn của thành phố Điện Biên Phủ và huyện Điện Biên. Ngoài ra còn tổ chức gặp gỡ các chứng nhân lịch sử, các gia đình, cá nhân lưu giữ hiện vật, các vị lão thành cách mạng trong và ngoài tỉnh, … Họ là những người đã sống, chiến đấu và làm việc trong những giai đoạn lịch sử cụ thể, có thể cung cấp và lưu giữ những tài liệu, hiện vật, kỷ vật có giá trị có liên quan. Hiện nay Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ cũng luôn quan tâm khai thác sưu tập kho tư liệu khoa học phụ: băng ghi hình, ghi âm các lời kể, hồi ức của nhân vật gắn liền với chiến dịch Điện Biên Phủ. Đây cũng là hướng sưu tầm mới mà phòng Nghiệp vụ của đơn vị luôn chủ động và tranh thủ thực hiện vì đây là nguồn tư liệu vô cùng quí giá, cần phải được khai thác một cách tối đa. Tính đến hết tháng 6 năm 2013, Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ đã sưu tầm mới được 197 tài liệu, hiện vật liên quan tới chiến dịch Điện Biên Phủ và tiếp nhận 23 tài liệu, hiện vật của các cựu chiến sĩ Điện Biên hiến tặng cho đơn vị. Đây là kết quả của cuộc phát động hiến tặng tư liệu, kỷ vật, hiện vật do Ủy ban nhân dân tỉnh Điện Biên phối hợp với Trung ương Hội cựu chiến binh Việt Nam và Báo Quân đội nhân dân tổ chức.
Cũng nằm trong các hoạt động chào mừng kỷ niệm 60 năm chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ, trong tháng 5 năm 2013 Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ đã tham gia Lễ phát động “Viết về ký ức Điện Biên” do Trung ương Hội Cựu Chiến binh Việt Nam tổ chức tại Hà Nội kết hợp tuyên truyền, phát “Thư ngỏ” kêu gọi các cựu chiến binh hiến tặng tài liệu, hiện vật, kỷ vật liên quan tới chiến dịch Điện Biên Phủ cho công trình Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ giai đoạn II dự kiến sẽ đưa vào sử dụng trong năm 2014.