Das Heine-Archiv bildet das Kernstück der Sammlungen des Instituts. Es ist die weltweit größte Sammlung zu Heinrich Heine und enthält etwa 60% aller heute bekannten Originalhandschriften des Dichters. Der Bestand umfasst zudem rund 900 Briefe an Heine, seine Nachlassbibliothek, Lebenszeugnisse sowie Briefe und Dokumente der Familie Heine. Hinzu kommen Materialien zu seiner Wirkungsgeschichte bis in unsere Zeit, Übersetzungs- und Musikmanuskripte mit Heine-Vertonungen vom 19. bis zum 21. Jahrhundert.
Ein wichtiger Bestand der Heine-Sammlung ist die Privatbibliothek des Dichters: 323 Bücher und Zeitschriften aus dem persönlichen Besitz Heinrich Heines.

Mit den Beständen zum erweiterten Heine-Umkreis und zum Jungen Deutschland hat sich das Heine-Archiv zu einer umfassenden Sammlung zur Literatur und Kultur zwischen Romantik und Vormärz entwickelt.

Der Bestand zur Literatur wird ergänzt durch einen lokalen und regionalgeschichtlichen Schwerpunkt: Dokumente zu Düsseldorfer und rheinischen Schriftstellern, darunter eine Handschrift von Friedrich von Spees "Güldenem Tugendbuch" (1647), Briefwechsel und Werkmanuskripte von Christian Dietrich Grabbe, Karl Immermann und Wolfgang Müller von Königswinter.