Раздел художественной бронзы в собрании музея невелик, но позволяет составить представление об одном из замечательных видов русского прикладного искусства последней трети XVIII – начала XX века. В коллекции представлена мебель из бронзы (столы, столики и стенные консоли), декоративные и каминные вазы, часы, осветительные приборы (потолочные люстры, фонари, лампы, настенные бра, настольные подсвечники, канделябры). В особый подраздел можно выделить малую интерьерную и скульптурную пластику, кабинетные вещи: письменные приборы, колокольчики, пресс-бювары, рамки для фото. Часть предметов коллекции была передана в 1981 году из Государственного исторического музея – это чернильные приборы и подсвечники XIX века. Несколько экспонатов было получено музеем от дарителей, среди них двое часов-будильников 1890-х годов часовой фирмы Мозер и фирмы Павла Буре, принятые в дар от Г.А.Кубрякова. Большая часть предметов коллекции закуплена музеем в 1980-х годах, в частности, каминный гарнитур середины XIX века, состоящий из часов и двух канделябров, выполненный из бронзы и малахита.
В собрании отдела металла и камня представлены произведения известных петербургских и московских бронзолитейных фабрик К.Ф.Верфеля, Ф.Ю.Шопена, А.Е.Соколова. На них создавали широкий ассортимент изделий со своей художественной стилистикой. Для кабинетной скульптуры российские бронзовщики пользовались работами известных русских скульпторов Р.И.Баха, Р. Р. Баха, Е.А.Лансере, А.Л.Обера, В.Я.Грачева, чьи произведения представлены в музейной коллекции.
В самостоятельный раздел коллекции художественного металла нужно выделить собрание медного литья (свыше 1 300 предметов), представленное культовой медной пластикой и предметами быта (самовары, чайники, подносы, рукомои, чаши, ендовы, колокольчики, пуговицы, замки). Культовая медная пластика – это традиционный старообрядческий промысел. Кресты, иконы и складни, хранящиеся в музее, относятся к XVII – XIX векам и происходят из медных заведений Москвы, Выговской пустыни, Гуслиц.
Христианская медная пластика отличается разнообразием технологического исполнения. В коллекции хранятся иконы так называемого просечного литья, известного с домонгольских времен: «Чудо Георгия о змие», «Николай Можайский», «Святые Борис и Глеб», архангелы Михаил и Гавриил. Меднолитые образы нередко украшались полихромной эмалью, придававшей массовой продукции медных заведений художественную индивидуальность. Ценным памятником старообрядческой культуры, украсившим коллекцию металла, стала иконная живописная доска с тремя врезанными медными иконами второй половины XIX века.
Изделия из чугуна значительно расширили понятие «русский художественный металл». В собрании музея (около 900 предметов) хранятся такие предметы из чугуна, как садово-парковая мебель, кабинетная скульптура, столы, подчасники, шкатулки, подсвечники, вазы, тарелки, пепельницы, чернильницы, шахматы. Все они производились на чугунолитейных заводах Каслей, Кусы, Петербурга. Хронологические рамки этого раздела коллекции широки: самой ранней работой является пресс-папье «Шелудивый пес» 1840 года, а самой поздней – скульптура «Балерина (Одетта)» 2003 года по модели О.П.Таежной-Чешуиной.
Чугунное литье XIX века отличается высоким качеством исполнения. При создании кабинетной скульптуры заводы пользовались работами известных скульпторов: Р.И.Баха, Р.Р.Баха, М.Д.Канаева, П.К.Клодта, Е.А.Лансере, Н.И.Либериха, А.Л.Обера, В.Ф.Торокина. Чугунное литье советского времени представлено именами П.А.Баландина, И.В.Бесчастнова, А.С.Гилева, М.П.Манизер, А.В.Чиркина. Ведущий скульптор Каслинского машиностроительного завода Александр Семенович Гилев увековечил каслинских мастеров и скульпторов, создав двенадцать портретов-бюстов, переданных в музей в 1985 году Росизопропагандой (ныне РОСИЗО). Советские скульпторы внесли в ассортимент чугунолитейных заводов новые сюжеты и темы, связанные с историей и культурой российского государства.