A Madách-gyűjtemény Szabó József evangélikus püspök révén került a múzeumba, aki 1939-től 1947-ig lelkészként működött Győrött. Ezután Komáromba, majd Balassagyarmatra helyezték, ahol korábban Madách ügyvédként tevékenykedett. Ott kezdte el gyűjteni a drámaíróval kapcsolatos tárgyakat és dokumentumokat, amelyet 1973-ban magával hozott Győrbe, amikor visszatelepült a városba. 1986-ban bekövetkezett haláláig gondozta a gyűjteményt, amelyet a múzeumnak adományozott.
A gyűjtemény legértékesebb kincsei Madách Imre műveinek első kiadásai, köztük a szerző első verseskötete, a mindössze 40 példányban megjelent, és mára csak négy példányban fennmaradt Lantvirágok. A Tragédiát a világ számos nyelvére lefordították, igazi világdrámaként tarthatjuk számon, amely együtt emlegethető Dante Isteni színjátékával, Milton Elveszett paradicsomával, vagy Goethe Faustjával. A mű fordításainak szinte mindegyike – ahogy a Madáchcsal kapcsolatos szakirodalom jelentős része, illetve Szabó József levelezése – fellelhető a múzeumban.
Neves képzőművészek, mint pl. Zichy Mihály által illusztrált díszkiadások mellett Kass János (1927–2010) Kossuth- és Munkácsy-díjas képzőművész által az 1950-es években készített illusztrációk is megtalálhatók. Az 1970-es évek közepén a Ludas Matyi című szatirikus hetilap sorozatot indított Madách drámájából vett idézetek aktualizált karikatúráival. Vasvári Anna (1923–1990) Munkácsy-díjas grafikus, illusztrátor 89 karikatúrája jelent meg az újságban. Az eredeti, filctollal és néhány esetben vízfestékkel is színezett rajzok közül 65 darab a művésznő ajándékaként került a múzeum gyűjteményébe. A szerzőről készült képzőművészeti alkotások közül kiemelkedik Pátzay Pál szobra.
A Tragédia színházi előadásainak dokumentumai között találunk színházi plakátokat, fényképeket, díszletterveket is. A zeneművekben történő feldolgozások kottafüzetei, és 1939-es felvétel lemezei szintén különlegességnek számítanak.
