Perioada medievală și modernă este reprezentată în muzeul din Turda cu o colecție ce însumează astăzi 7087 de piese. Artefactele corespondente acestor perioade istorice sunt grupate în următoarele categorii: numismatică, podoabe, carte veche, arme, accesorii și distincții militare, bresle, sigilii, diplome nobiliare, documente și fotografii.

Dintre acestea cea mai numeroasă colecție este cea de numismatică. Ea ocupă aproape  trei sferturi din numărul total al pieselor din această colecție, ele provenind în mare parte din donații și descoperiri întâmplătoare.  Cele 13 tezaure monetare descoperite întâmplător în Turda şi împrejurimi însumează 3567 de piese din argint, emisiunile monetare încadrându-se cronologic între secolele al XI-XVIII-lea. Cele mai valoroase și totodată și cele mai vechi piese de numismatică sunt tezaurele monetare de la Turda și Frata, emise de regele Ungariei Ladislau I cel Sfânt.

Colecția de carte veche a muzeului este una foarte valorosă, cuprinzând lucrări de o mare diversitate, ce acoperă domenii precum: istorie, religie, legislație juridică, manuale, îndrumare, beletristică, literatură, teatru, etc.  Fondul numără aproximativ 200 de volume și a fost moștenit de la vechea Casă Culturală a orașului, fiind îmbogățit ulterior prin achiziții și donații. Exemplarele existente în colecția muzeului se încadrează cronologic între secolele al XVII-XIX-lea. Dintre acestea se distinge prima colecție de legi a Transilvaniei (Approbatae Constitutiones Regni Transylvaniae) editată în 1684, precum și o reeditare din 1753 a codului de legi al lui Werbőtzi István – Tripartitum (emis în 1517).

Armele și echipamentul militar numără peste 100 de obiecte, o parte dintre ele fiind realizate în ateliere specializate din Transilvania, Imperiul Habsburgic și Imperiul Otoman. Cele mai remarcabile sunt săbiile de cavalerie, armele de paradă (o halebardă), dar în special armele otomane (o flintă și un iatagan) din secolele al XVIII-XIX-lea.

De o mare importanță pentru istoria locală sunt și colecțiile de sigilii și diplome nobiliare. În fondul documentar al muzeului turdean sunt păstrate aproximativ 30 de diplome de înnobilare şi de privilegii, emise între anii 1610–1839 de către principii Transilvaniei şi de Cancelaria Imperială de la Viena.

O mai mică pondere în colecțiile de istorie medievală și modernă o au piesele descoperite în cercetările arheologice. Piese reprezentative dobândite din cercetări au fost cele descoperite  la: Palatul Voievodal (1996-1997), Biserica Romano-Catolică (2002) și Biserica Reformată din Turda Veche (2006 și 2010). Dintre acestea se disting cahlele de teracotă, decorate cu motivul pelicanului, ce datează din 1604.

Legat strict de perioada modernă este fondul documentar ce s-a constituit în jurul unor personalităţi turdene care şi-au adus contribuţia la Marea Unire. În cadrul acestuia preponderente sunt donațiile familiei Rațiu din Turda. Fondul cuprinde: acte, documente, cărți de vizită, diplome și fotografii din arhivele familiei.

Piesele deținute în aceste valoroase colecții reflectă din punct de vedere istoric, arheologic, artistic, arhitectural, ştiinţific, cultural şi religios evoluţia comunităţilor ce au habitat în această zonă a Transilvaniei, reconstituind imaginea dinamică socială din evul mediu timpuriu şi până în epoca modernă.