De collectie van het Museum Dr. Guislain bestaat uit 2 deelcollecties: de geschiedenis van de psychiatrie en de kunstcollectie, waarvan een selectie permanent in het museum te zien is. De medische collectie is gegroeid uit een kleine ‘kernverzameling’ van oude objecten die binnen de muren van het Guislainziekenhuis bewaard werden. De medische collectie is bijzonder heterogeen en bestaat uit objecten die zowel verwijzen naar de pre-psychiatrische periode, de geesteswetenschappen voor Freud, als naar de biologisch gerichte psychiatrie. Bovendien bezit het museum een grote fotocollectie, waarbij het inhaakt op de interesse van de 19de-eeuwse psychiatrie voor dit nieuwe medium. Naast een historische collectie koopt het museum ook op regelmatige basis werk aan van hedendaagse fotografen.
Het tweede luik in de collectie is de outsiderkunst. Deze term duidt het spontaan en onconventioneel werk aan van kunstenaars die buiten het professionele kunstcircuit werken of in de marge van de samenleving opereren. Naast de eigen collectie maakt ook de internationaal gerenommeerde collectie van Stichting Collectie De Stadshof sinds 2002 als langdurige bruikleen deel uit van het Museum Dr. Guislain. Deze topcollectie – van naïeve kunst tot art brut – telt meer dan 6000 werken van bijna 400 outsiderkunstenaars. In de kunstcollectie van het Museum Dr. Guislain is er naast outsiderkunst ook plaats voor hedendaagse kunst met een link met geestelijke gezondheidszorg, zoals werk van Peter Granser, Gérard Alary, Jean Rustin, Koen Broucke, Philippe Vandenberg, Ronny Delrue en Marc Maet.