Den Grundstock der Sammlung bilden mehr als 10.000 Originalzeichnungen der Künstler F.W. Bernstein, Robert Gernhardt, Chlodwig Poth und Hans Traxler, Mitglieder der Neuen Frankfurter Schule. Außerdem befinden sich in der Sammlung rund 6.500 Bilder weiterer Karikaturisten, darunter Felix Mussil, Marie Marcks, Ernst Kahl und Ralf König.
Ein neu geschaffener Ankaufsetat ermöglichte Anfang des Jahres 2021 erstmals die Erweiterung der Sammlung. Das Museum konnte bisher Werke von Greser&Lenz, Franziska Becker, Bernd Pfarr, Gerhard Seyfried und Rudi Hurzlmeier erwerben.
Seit Ende des Jahres 2022 befindet sich auch der zeichnerische Nachlass des Cartoonisten André Poloczek alias POLO in der Sammlung.
Der Ausschuss für Kultur, Wissenschaft und Sport der Stadt Frankfurt hat im Januar 2024 den Ankäufen des Lebenswerks von Zeichner Hans Traxler zugestimmt. Das erworbene Konvolut umfasst 1793 Originale und 240 Skizzen des Künstlers. Traxler erweitert die Sammlung noch zusätzlich durch eine Schenkung von rund 500 Drucken.
Somit weist die Sammlung des Caricatura Museum Frankfurt mutmaßlich den höchsten Humorgehalt der Weltmuseumslandschaft auf.