Le noyau des collections du Petit Palais est constitué des plâtres originaux de sculptures destinées à l'espace public parisien, en particulier des effigies de personnages illustres, et au décor de monuments municipaux, notamment l'Hôtel-de-ville. Depuis sa création, le musée s'est enrichi de fonds d'ateliers ou d'œuvres isolées qui offrent aussi un beau panorama des styles, des techniques et des sujets en vogue à l'époque.
Au fil des salles, nous croiserons ainsi la délicieuse Ève de Dalou, un pélican gourmand de Frémiet, les terres cuites tourmentées de Carriès, la Défense de Paris de Barrias, le monumental Ugolin de Carpeaux et bien d'autres œuvres historicistes ou naturalistes, patritotiques ou éducatives, austères ou frivoles.