Kunstnerens arbeidsprosess er godt dokumentert i museet, og man kan følge Vigelands utvikling fra 1890-årenes ekspressive og slanke figurstil til det tyngre og mer klassisk balanserte uttrykket fra mellomkrigstiden. I museet finnes nesten alle Vigelands originalarbeider fra portretter og monumenter til skulpturene i Vigelandsanlegget i Frognerparken. En stor del av skulptursamlingen består av gipsmodeller, men også arbeider i bronse, marmor og smijern, i tillegg til tegninger og tresnitt.