Fotomedžiagos rinkinys yra vienas gausiausių. 2015 metų pabaigoje jame buvo 25213 saugojimo vienetai. Tai – pagrindinio ir pagalbinio fondų fotografijos, negatyvai (originalai ir reprodukcijos), pagalbinio fondo skaidrės (originalai ir reprodukcijos) bei pagalbinio fondo ir mokslinio-techninio archyvo skaitmeniniai fotodokumentai. Rinkinys kaupiamas nuo 1971 metų šiomis pagrindinėmis kryptimis: Pasaulinio vandenyno ir Baltijos jūros fauna, Lietuvos laivybos ir jūreivystės istorija, Lietuvos pajūrio ir pamario žvejyba, žvejų buitis, Nerijos forto ir Lietuvos jūrų muziejaus istorija. Rinkinyje yra žinomų fotografų Bernardo Aleknavičiaus (1938), Gotfrido Tapino (1946), Savelijaus Golubevo (1935–2007), Vytauto Karaciejaus (1948), Algimanto Kalvaičio (1957) darbai.

Rinkinio eksponatai intensyviai naudojami jūrinės kultūros ir gamtos paveldo sklaidoje: ekspozicijose, parodose, leidyboje. Siekiama didinti jų prieinamumą visuomenei, skaitmeninant ir viešinant, skolinant kitoms institucijoms.

Nuo 2010 metų skaitmeniniai negatyvai, sukurti muziejaus darbuotojų ir fiksuojantys dabartinius įvykius ir reiškinius, kaupiami mokslinio–techninio archyvo fototekoje. 2014 metais pradėta kurti fototekos duomenų bazė LIMIS.