בארכיונים של יד ושם נאסף במשך השנים תיעוד רב ומקיף מסוגים שונים. היום, למעלה משבעים שנה להיווסדו, מכיל ארכיון יד ושם את האוסף הגדול בעולם של מסמכים על השואה: מעל 210,000,000 עמודי תיעוד. באוסף שמורים למעלה מ־131,000 עדויות של ניצולים, למעלה מ־500,000 תצלומים וכ־4.8 מיליון שמות המתועדים ושמורים ב'היכל השמות'.
יד ושם מוסיף לאוסף התיעוד בכל שנה מיליוני עמודי תיעוד חדשים שנאספים במקור או בהעתק מאוספים ציבוריים ופרטיים בישראל ובכל רחבי העולם.
החומר מקיף היבטים השונים של סיפור השואה. ייחודו הוא בתיעוד הרב על חייהם ועל גורלם של קורבנות השואה היהודיים, אך הוא כולל גם מידע על הרוצחים, על הרדיפות, על תהליך הרצח, על משתפי הפעולה, על ה"עומדים מן הצד", על מי שהצילו יהודים ועוד. החומר מתפרש על תקופה רחבה: עיקרו בשנות הרדיפה והמלחמה מתחילת שנות השלושים ועד 1945, אך הוא כולל חומר רב גם על חיי היהודים בשנים שלפני המלחמה וכן על גורלם של הניצולים לאחר המלחמה ועל השלכותיה של השואה עד היום.
הארכיון כולל תיעוד של מוסדות יהודיים ומוסדות רשמיים אחרים, תיעוד מקורי נאצי, תיעוד הוועדות ההיסטוריות לחקר פשעי הנאצים, ותיעוד משפטי שהוכן לקראת משפטים נגד פושעים נאצים והתקבל מהמוסדות שעסקו בחקירה ומבתי המשפט, בין השאר ממשפטי נירנברג בגרמניה וממשפט אייכמן בישראל.
חלק חשוב מהתיעוד התקבל מגורמים פרטיים וכולל מכתבים, תעודות אישיות וכיו"ב. בארכיון מצויים גם כמה אוספים אישיים של אישים בעלי תפקיד מרכזי בארגונים או באירועים מתקופת השואה, או שהיו פעילים באיסוף מידע או במחקר על השואה.
יד ושם שואף להעלות לאתר האינטרנט את כל התיעוד שאין מגבלה להציגו (משפטית או טכנית). כיום נמצאים באתר האינטרנט של יד ושם מאגרי התצלומים ההיסטוריים, מאגר שמות קורבנות השואה, מיליוני עמודי תיעוד מתוך מאגר המסמכים, מאגר חסידי אומות העולם, וכן קטלוגים של הספרייה, של אוסף סרטי השואה, ועוד.
