Photo Elysée gère et conserve des ensembles significatifs de photographes internationaux comme Gabriel Lippmann, Lucia Moholy, Mario Giacomelli, Pierre de Fenoÿl, Gilles Caron, Geraldo de Barros, Marc Riboud, John Philipps, Pieter Hugo, Feng Li, Yang Fudong, Machiel Botman, Christine Spengler, Kenji Nakahashi, Pascal Convert, Martine Franck et Henri Cartier-Bresson, ainsi que des photographes suisses comme Paul Vionnet, Adrien Constant-Delessert, Gabriel Eynard, André Schmid, l’atelier Boissonnas, Adolphe Braun, Giorgio Sommer, Emil Nicola-Karlen, Archibald Reiss, Jeanne Chevalier, Luc Chessex, Jean Otth, Theo Frey, Peter Binz, Christian Vogt, Michael von Graffenried, Ruth Erdt, Monique Jacot, Roger Humbert, Annelies Štrba, ou Christian Scholz. Le musée héberge et sauvegarde également des collections importantes comme une partie de la collection iconographique vaudoise ou de la collection de polaroids. Enfin, le musée conserve aussi des albums et photographies d’auteur·rice·s inconnu·e·s.