Η συλλογή περιλαμβάνει περίπου 250 αντίγραφα βυζαντινών και μεταβυζαντινών τοιχογραφιών, εντοίχιων ή επιδαπέδιων ψηφιδωτών, εικόνων και υφασμάτων. Το μέγεθος, το υλικό, οι τεχνικές αντιγραφής αλλά και οι αιτίες παραγωγής των έργων αυτών ποικίλλουν. Τα έργα αποτυπώνονται σε μουσαμά ή χαρτί και σπανιότερα σε γύψο ή βιομηχανοποιημένο ξύλο, με λάδι, τέμπερα ή υδρόχρωμα, ενίοτε ψηφίδες, και κάποτε κάρβουνο ή μολύβι. Χρονολογούνται από τις τελευταίες δεκαετίες του 19ου αι’ωνα έως τη δεκαετία του 1960, και φτιάχτηκαν άλλοτε για να διασώσουν θησαυρούς του παρελθόντος –μετατρέποντάς τους ταυτόχρονα σε προσιτά αντικείμενα μελέτης– και άλλοτε για λόγους άσκησης στους καλλιτεχνικούς τρόπους του Βυζαντίου.

Τα αντίγραφα δεν αποδίδουν πάντοτε με ακρίβεια τα πρωτότυπά τους. Κάποια είναι όντως πιστά αντίγραφα (π.χ. τα έργα του Νικολάου Φερεκείδη), ενώ άλλα αποτυπώνουν μια «ανάγνωση» του βυζαντινού ή μεταβυζαντινού πρωτοτύπου σε νέο ύφος (π.χ. τα έργα του Αγήνορα Αστεριάδη). Πολλά από τα έργα της συλλογής φιλοτεχνήθηκαν από γνωστούς ζωγράφους και αγιογράφους του 19ου και 20ού αι., τον Φώτη Κόντογλου, τον Αγήνορα Αστεριάδη, τον Πολύκλειτο Ρέγκο, τον Δημήτριο Πελεκάση, ή και από πρωτοπόρους συντηρητές βυζαντινών έργων, όπως ο Φώτης Ζαχαρίου και ο Γιάννης Κολέφας.

Η συλλογή αντιγράφων του Μουσείου συγκροτήθηκε με τη φροντίδα των διευθυντών του Αδαμάντιου Αδαμαντίου (1914-1923) και Γεωργίου Σωτηρίου (1923-1960). Τα πρωιμότερα αντικείμενά της είναι του 1880, αντίγραφα τοιχογραφιών του Μανουήλ Πανσελήνου από το Πρωτάτο Αγίου Όρους, που δημιουργήθηκαν από τον Ελβετό Émile Gilliéron μετά από παραγγελία του βυζαντινολόγου Σπυρίδωνος Λάμπρου. Εξαιρετικής τέχνης είναι και τα αντίγραφα ψηφιδωτών και τοιχογραφιών από τον Άγιο Δημήτριο Θεσσαλονίκης. Έργα των Émile Gilliéron υιού και Νικολάου Φερεκείδη, τα αντίγραφα δημιουργήθηκαν κατ’ εντολήν του Γ. Σωτηρίου που επέβλεψε την αναστήλωση του ναού.

Η συλλογή αντιγράφων, που προσφέρει πρόσβαση σε χαμένα βυζαντινά έργα ενώ ταυτόχρονα αντανακλά την καλλιτεχνική παραγωγή μιας ολόκληρης εποχής, είναι από τις λιγότερο γνωστές του ΒΧΜ. Έπαψε να εκτίθεται το 1964, ενώ μόνο τα τελευταία χρόνια αναγνωρίστηκε η καλλιτεχνική και ιστορική σημασία της.