Une grande partie de la collection, notamment les marbres, comme tous les grands formats du Cabinet des médailles, ont été déposés dans des musées parisiens au cours du XXe siècle. Néanmoins, quelques sculptures ont été conservées. On peut citer, entre autres nombreux exemples, des représentations de divinités et des portraits, une riche série variée d’inscriptions grecques et romaines, des stèles funéraires, des dédicaces votives ou encore des tablettes iliaques. La collection du Cabinet du roi a été ponctuellement enrichie par des achats, parfois de collections entières comme celle de Foucault, l’Intendant du roi, en 1727. Les dons ont également contribué à l’accroissement des collections. Celui du comte de Caylus, entre 1755 et 1762, fait entrer les premières sculptures égyptiennes. Une importante série a été léguée par le collectionneur Wilhelm Froehnerc en 1925. Le dernier legs en date a été celui du couple Delepierre en 1966.