Die Architektursammlung des Wien Museums dokumentiert mit Entwurfszeichnungen, Plänen, Skizzenbüchern, Fotografien und Modellen wichtige Epochen in der Geschichte der Wiener Architektur. Derzeit umfasst sie mehr als 35.000 Objekte. Zu den kostbarsten Beständen zählen dabei die gotischen Planrisse der Dombauhütte von St. Stephan, die als Meisterwerke mittelalterlicher Zeichenkunst gelten.
Der zeitliche Schwerpunkt der Architektursammlung liegt im 19. und 20. Jahrhundert. So ist Friedrich von Schmidt, der Dombaumeister von St. Stephan und Erbauer des Neuen Rathauses, mit rund 4.000 Zeichnungen, Plänen und anderen Objekten seines Nachlasses ebenso prominent vertreten wie der Erbauer der Votivkirche und der Universität, Heinrich von Ferstel, dessen Nachlass rund 1.000 Objekte umfasst. Auch vom jüngsten der „Ringstraßenbarone“, Carl von Hasenauer, besitzt das Museum wichtige Arbeiten. Ein bedeutender Schüler und Nachfolger Schmidts als Wiener „Gotiker“ war Viktor Luntz, dessen Nachlass mit mehr als 5.000 Objekten zu den besonders umfangreichen Beständen zählt.
Den Höhepunkt und das Herz der Architektursammlung des Wien Museums bildet der Nachlass Otto Wagners. Unter den rund 1.000 Blättern finden sich vor allem Präsentationszeichnungen und Wettbewerbsentwürfe – darunter zahlreiche Zeichnungen für Bauten und Projekte, die zu den Schlüsselwerken der europäischen Architektur um 1900 zählen.
Den konservativen Widerpart zu Wagner spielte Ludwig Baumann, dessen Nachlass ebenso im Wien Museum verwahrt wird wie jener von Max von Ferstel. Friedrich Ohmann ist im Museum mit mehr als 100 qualitätvollen Zeichnungen vertreten. Durch die Schenkung des Karl Schwanzer Archivs kam 2018 einer der größten und bedeutendsten Bestände zur Architektur des 20. Jahrhunderts in Österreich in die Sammlung des Wien Museums.
Die zahlreichen historischen oder für Ausstellungen gebauten Architekturmodelle stellen neben Zeichnungen und Plänen ein weiteres, besonders eindrucksvolles Medium der Präsentation von Architektur dar. Unter den Originalmodellen ragen vor allem Otto Wagners Akademie der bildenden Künste, Leopold Bauers Nationalbankgebäude und die Entwürfe zur Bebauung der Donauplatte heraus. In Zukunft soll die Wiener Architektur des 20. und 21. Jahrhunderts verstärkt berücksichtigt werden, um die Sammlung bis in die Gegenwart zu erweitern.
