Appartenente alle cospicue raccolte artistiche del Castello Sforzesco, l'Istituto conserva oltre ventisettemila esemplari dal XV al XX secolo: dagli elaborati grafici preliminari alla realizzazione di opere figurative, architettoniche e di arti decorative, a disegni di autonoma valenza artistica. La formazione della raccolta risale ai legati ottocenteschi di Pompeo Marchesi, Antonio Guasconi, Gian Giacomo Attendolo Bolognini, Camillo Tanzi. Per le successive acquisizioni, vanno ricordati i disegni provenienti da artisti o collezionisti quali Carlo Amati, Luca Beltrami, Juan Bernasconi, Amero Cagnoni, Ausonio Canavese, Antonio Durini, Paolo Gaffuri, Vittore Grubicy, Gaspare Gussoni, Giuseppe Maggiolini, i fratelli Mora, Pompeo Mariani, Alfonso Orombelli, Oreste Silvestri, Luigi Alberico Trivulzio, Isaia Zancone. Si registrano in particolare notevoli documenti figurativi d'ambito lombardo, veneto e veneziano, nonché nuclei cruciali per la storia del disegno dal Neoclassicismo al Futurismo. Tra gli insiemi distintivi dell'Istituto vi sono fogli antichi appartenuti al celebrato conoscitore Giovanni Morelli; esemplari preparatori di pittori lombardi del Cinque e Seicento pervenuti dalla chiesa milanese di Santa Maria presso San Celso; tomi con progetti architettonici di artisti barocchi.