Die Archivbestände umfassen die amtliche Überlieferung des Rates der Stadt und seiner einzelnen Einrichtungen, aber auch solche Unterlagen, die dem Stadtarchiv von anderen Institutionen übergeben worden sind. Der schriftliche Niederschlag der Verwaltung einer großen Stadt wie Chemnitz hat die Wirren der Zeit fast unbeschadet überstanden. Es reicht zurück bis in die Anfänge städtischer Verwaltungstätigkeit und enthält neben Akten auch zahlreiche Urkunden und Stadtbücher.
Die Aktenüberlieferung beginnt im 16./17. Jh., die älteste Urkunde ist datiert von 1296 und das älteste Stadtbuch stammt aus dem Jahre 1426. Weitere wichtige und umfangreiche Bestände enthalten die Unterlagen aus den 30 umliegenden Orten, die in den Jahren 1844 bis 1999 eingemeindet worden sind. Zumeist setzt hier die Überlieferung der Gemeinderäte mit der Einführung der Landgemeindeordnung von 1838 ein und endet mit dem Prozess der Aufnahme in den Chemnitzer Stadtverband. Hervorzuheben ist weiterhin die schriftliche Überlieferung zahlreicher Chemnitzer Handwerksinnungen wie Privilegien und Artikel, Handwerks- und Rechnungsbücher, die über Jahrhunderte in den Laden der Innungen verwahrt wurden.

Die Bibliothek des Stadtarchivs ist eine Präsenzbibliothek. Sie ist nicht an den Leihverkehr angeschlossen.
Die Anfertigung von Kopien aus dem Archiv- und Bibliotheksgut ist genehmigungspflichtig und vor allem vom Erhaltungszustand des Originals abhängig.

Es besteht die Möglichkeit, dem Stadtarchiv Sammlungen und Nachlässe zur Aufbewahrung zu übergeben.
Sammlungen dienen zur Ergänzung und Erläuterung der amtlichen Überlieferung.
Diese wurden entweder vom Stadtarchiv selbst oder von Dritten systematisch angelegt.
Es handelt sich dabei um:

• regionale Tageszeitungen (ab 1800 bis zur Gegenwart), zum Großteil bereits verfilmt - ein gern genutzter Service ist die Anfertigung von Geburtstags- und Jubiläumszeitungen (in Abhängigkeit vom Stand der Verfilmung)
• Nachlässe bzw. Teilnachlässe und Personenfonds, darunter 12 Nachlässe Chemnitzer Schriftsteller
• Karten und Pläne (17.-20. Jahrhundert)
• Drucksachen der Vereine (um 1830 bis 1945), darunter vor allem Statuten, Jahresberichte, Festschriften, Mitgliederverzeichnisse, Vortrags- und Veranstaltungsprogramme sowie Tafellieder
• Flugblätter (19.-20. Jahrhundert), vor allem von politischen Parteien, Ämtern, Behörden, Gewerkschaftsverbänden, Vereinen und Berufsvereinigungen
• Sammlung zur Sportgeschichte (um 1880 bis zur Gegenwart), unter anderem zur Geschichte des Fußballs, des Radsports, des Eiskunstlaufs, Eisschnelllaufs und Eishockeys in Chemnitz
• Sammlung zur Theater- und Musikgeschichte (18. Jahrhundert bis zur Gegenwart), u. a. mit dem Theaterarchiv Paul Thomas, Theaterplakaten, Programmheften, Spielplänen, Bühnenbildentwürfen
• Plakate (19. Jahrhundert bis zur Gegenwart), mit umfangreicher Sammlung nach 1945
• Sammlung Alt- und Notgeld (18.-20. Jahrhundert), enthält vor allem Notgeldemissionen der Stadt Chemnitz und Wertscheine anderer Städte aus der Inflationszeit.

Dieser Bestand, der vom 17. Jahrhundert bis in die Gegenwart reicht und hauptsächlich auf Ablieferungen der städtischen Bauämter basiert, enthält ca. 1 600 Stadtpläne von Chemnitz, Pläne der ehemaligen Vororte und umliegenden Gemeinden sowie Flur- und Spezialkarten. Hinzu kommen ca. 8 000 Bauzeichnungen und Bebauungspläne aus dem Zeitraum 1876 - 1960.

Besonders interessante Stücke sind der von J. P. Trenckmann 1761 bearbeitete Grundriss des Weichbildes der Stadt Chemnitz, ein Grundriss der Chemnitzer Rohrwasserleitung von 1834 und die Bauzeichnungen des bedeutenden Chemnitzer Stadtbaurates Richard Möbius. Die Pläne können für die Denkmalpflege und die Stadtplanung, aber auch zur Klärung von Grundstücks- und Eigentumsfragen herangezogen werden.

Hier werden Einzelfotos, Fotoplatten, Dias, Alben, Filme und Videos aufbewahrt. Besonders wertvoll ist eine Sammlung von rund 2.200 Postkarten, die in Farbe oder Schwarz-Weiß ein eindrucksvolles Bild der Chemnitzer Innenstadt vor ihrer Zerstörung wie auch der Umgebung der Stadt zeigen. In 98 Fotoalben sind interessante Motive sowie Persönlichkeiten der Stadt im Bild festgehalten.

Das Bildarchiv steht für Forschungszwecke, für Veröffentlichungen und auch für private Angelegenheiten zur Verfügung. Eine Ausleihe der Fotos erfolgt nicht, jedoch werden Aufträge für Reproduktionen angenommen. Bei einer geplanten Veröffentlichung ist die Genehmigung des Stadtarchivs erforderlich.