De basis van de collectie wordt gevormd door de verzameling van Pieter Vermeulen, geschonken aan de gemeente Velsen door Frits Vermeulen. De collectie werd aangevuld met meerdere schenkingen, waaronder verzamelingen schelpen van de heren Groot en Both.
Het dagelijks beheer van de collectie wordt uitgevoerd door de conservator. Voor beleidsmatige zaken wordt overlegd met het bestuur. Prepareerwerk en een deel van het conserveerwerk wordt uitbesteed
Het verzamelen door het Pieter Vermeulen Museum geschiedt vrijwel uitsluitend passief. De nadruk ligt op materiaal afkomstig uit de regio (IJmond, Zuid Kennemerland). Veel dieren worden ter preparatie aangeboden via contacten met de plaatselijke dierenambulance en het vogelhospitaal in Haarlem. Aangeboden materiaal van particulieren wordt – op voorwaarde van vrij gebruik – aanvaard en opgenomen in de reguliere of de uitleencollectie, mits dit aan de bestaande collectie een meerwaarde verleent
Een deel van de collectie (duplicaten, minder belangrijk materiaal) wordt voor educatieve doeleinden uitgeleend aan scholen. De bereidheid bestaat om met collega-instellingen te overleggen over het afstemmen van het verzamelgebied en het aangaan van langdurige bruikleen van onderdelen van de collectie ter versterking van elkaars collecties.
