Die Sammlung des Cartoonmuseums Basel umfasst ca. 12’000 Originalwerke und ca. 2000 Leihgaben. Zusammen bilden sie eine repräsentative und qualitätsvolle Auswahl an Zeichnungen, Cartoons und Karikaturen in unterschiedlichsten Techniken. Die Sammlung enthält Werke von etwa 700 Künstler:innen des 20. und 21. Jahrhunderts aus rund 40 Ländern. Darunter sind grosse Namen wie Jean-Maurice Bosc, Claire Bretécher, Paul Flora, George Grosz, Olaf Gulbransson, Heinrich Kley, Loriot, H.G. Rauch, Ronald Searle, Jean-Jacques Sempé, Erich Sokol, Saul Steinberg oder Tomi Ungerer. Die Sammlung umfasst Cartoons mit und ohne Text, Parodien und Pastiches über Kunstwerke und Künstler:innen, Karikaturen sowie Darstellungen zu Themen aus Gesellschaft, Politik, Kultur und Alltag. Alle Werke sind vollständig digital inventarisiert und werden nach wissenschaftlichen Kriterien bewirtschaftet.

Nach Möglichkeit wird die Sammlung weiter ausgebaut, meist in Zusammenhang mit einer Ausstellung und in enger Zusammenarbeit mit den Künstler:innen. Gesammelt werden narrative Zeichnungen und Karikaturen, die sich kritisch mit gesellschaftlichen Themen auseinandersetzen und in das Programm des Museums passen. Das Museum kauft nur qualitativ hochstehende Arbeiten von nationalen und internationalen Künstler:innen. Dabei werden anerkannte Künstler:innen ebenso berücksichtigt wie überzeugende junge Talente.