Das Historische Archiv sichert und bewahrt seit 1984 äußerst wertvolle und einmalige archivalische Quellen wie Urkunden, Akten, Korrespondenzen und Geschäftsbücher zur Technik-, Wirtschafts- und Sozialgeschichte. Wegen seiner reichhaltigen und umfangreichen Sammlungen zählt es zu den großen Spezialarchiven innerhalb der deutschsprachigen Museumslandschaft. Den Grundstock bildeten die Archive der Fördervereine und Vorgängermuseen. Besonders hervorzuheben sind die Bestände des Verkehrs- und Baumuseums aus dem ehemaligen Hamburger Bahnhof sowie des Instituts und Museums für Meereskunde. Das Historische Archiv verwaltet aktuell über eine Million Fotografien und Negative aus nahezu allen Bereichen des Verkehrs und der Technik.