馆藏3个档案全宗，127264卷，建筑底图4636张，照片22104张，光盘897张，实物档案2072件。内容丰富，保存有自1919年建校以来许多珍贵档案，包括周恩来、陈省身、吴大猷、曹禺等在内的历届学生名录、成绩单；有爱国教育家张伯苓为办学写给蒋介石、陈立夫、陈诚、朱家骅、张学良、傅作义、宋哲元、沈鸿烈、杜建时、梁启超、蔡元培、胡适、邵力子、范文澜等人的信函；有中华人民共和国成立
初期中国人民解放军天津市军事管制委员会接管、组建南开大学领导班子的委任状；有毛泽东、周恩来、邓颖超、江泽民、李鹏、李瑞环、朱镕基、李岚清、乔石、宋平等党和国家领导人来校视察的照片、讲话记录、题词；有中华人民共和国成立前本校中国共产党组织活动史料；中华人民共和国成立初期著名化学家杨石先等教授为世界和平联名书写的《告世界人民书》；有抗日战争期间学校被毁掠及两次南迁的照片、史料；有科研成果获世界级发明奖的奖牌；有在本校举办的40余次国际学术研讨会的档案材料；还有杨石先、陈省身、吴大任、何炳林、陈茹玉、王积涛等人的名人全宗等。
南开大学档案馆保存有党政、教学、科研、外事、基建、人物、出版、财会、声像、光盘、实物、资料、人事等13个门类的档案资料。历史档案尤为珍贵，其中周恩来考入第一期文科学生注册表及早期活动照片，广泛地被引用，影印。张伯苓的信函已是研究近代中国教育发展史的重要史料。台湾中央研究院前院长、物理学家吴大猷返母校参加国际学术会议，学校赠送他在校学习（1925——1929）的成绩单、任教期间及获理科第一名的档案复制件。此举为海内外报刊包括台湾《中央时报》及香港《文汇报》等刊登。南开大学被日本侵略者毁掠的史料，在纪念抗日战争和世界反法西斯战争胜利50周年中，成为揭露日本侵略者暴行的有力武器，天津市两次举办展览会都展出了该素材。1995年天津市举办档案效益成果展览，其中展示南开大学实例5项。1999年南开大学举办的《南开大学校史展》中展示了南开大学不同时期的600余幅珍贵的图文照片。约有近万名校友、国际友人和大学、中学学生观看了展览，充分发挥了爱国主义教育基地的作用。
