筑波地区の植物研究部棟2階と3階、および自然史標本棟5階の維管束植物標本庫に現在約120万点の押し葉標本が収蔵されています。明治10年の当館創設以来、日本の植物相を解明するために収集された標本に基づき、大正14年、牧野富太郎・根本莞爾による「日本植物総覧」が出版されました。この本は当時、日本の植物学者の座右の書となりました。

　昭和8年から昭和45年まで続けられたおしば展に全国各地の植物愛好家などから寄贈された標本に基づき名誉館員奥山春季氏による野外植物図鑑が出版され、教育普及活動に大きな貢献をしました。エキシカーター標本の交換によるヨーロッパやアメリカの標本、本館職員であった中井猛之進、佐竹義輔、奥山春季、大井次三郎諸氏などによる採集標本の追加を得て、当館名誉館員の故大井次三郎博士は日本産種子植物の集大成である「日本植物誌顕花篇」を昭和28年に出版しました。その「英語版」は昭和40年に出版されました。現在各地方単位で纏められている植物誌の編纂に欠かすことの出来ない書物となっています。現在もエキシカータの交換で海外と交換標本を行い、北米、アジア諸国等の標本の収集を行っています。
最近纏まっている標本としては、現職員を中心とした国内・外での調査による標本があります。国内は日本列島の総合調査によるものであり、採集地点は北は北海道から南は沖縄に至る全国各地に及んでいます。国外ではヒマラヤ、タイ、ニューギニア、中国、シベリア、バヌアツ、ミャンマーなどで行われてきた共同調査によって採集されているものです。また川崎哲也氏によって園芸品種を含む日本産サクラのコレクションがまとめられました。

　学名の基準となるタイプ標本が現時点で約2700点確認されています。歴史的なコレクションとしては、江戸末期の本草学者飯沼慾齋の「草木図説」の資料となった標本約1400点、江戸末期から明治初期の植物学者伊藤圭介とその孫篤太郎が採集した標本約300点、さらに明治末期から大正にかけてチベットを訪れた河口慧海がチベットで採集した標本が約500点保存されています。