Colecția de obiecte de artă a Mănăstirii Stavropoleos a fost amenajată în jurul anului 2000, în memoria celor 25 de biserici demolate în timpul regimului comunist. Prezența unor fragmente de frescă de la Biserica Ienei și de la Mănăstirea Văcărești, a unor cărămizi recuperate din zidurile bisericilor demolate, dar și modul de expunere al obiectelor, cu un fragment de iconostas, sfeșnice și candele pe peretele din față, cu un pomelnic pictat plasat în partea stângă a sălii, pe locul proscomidiarului, cu un pupitru și un manuscris muzical deschis în partea dreaptă, pe locul stranei, evocă interiorul unui spațiu liturgic.

În Colecție pot fi văzute icoane împărătești, icoane prăznicare, icoane de vatră sau de procesiune, pe lemn sau pe sticlă, dar și obiecte care au aparținut mănăstirii înainte de secularizarea averilor mănăstirești, precum icoana Roadele Pătimirii lui Iisus, dăruită de egumenul și ctitorul mănăstirii, Ioanichie, la 1731, cădelnița dăruită 1734, Evanghelia cu inscripția datând din 1735.

Acestora li se adaugă câteva cărți vechi, manuscrise și tipărituri imprimate în diferite centre tipografice din Europa, de la Lavra Pecerska și din Țările române. Manuscrisul cel mai valoros al întregii colecții este un Liturghier din secolul al XVII-lea, lucrat de Antim de la Pantocrator, un cunoscut copist din vestita școală de caligrafie a mitropolitului Matei al Mirelor.

Sala Biblioteca este amenajată asemeni unui spațiu de lectură, cu mobilier Biedermeier, vitrine cu cărți vechi, icoane, gravuri, picturi și acuarele. În rafturile bibliotecii, se află o parte din fondul de carte pe care îl deține mănăstirea, aproximativ 14 000 volume în anul 2022. Sunt cărți de teologie, artă și istorie, enciclopedii și dicționare, colecții de patristică, cărți de cult și antologii muzicale. Achizițiile și donațiile îmbogățesc constant acest fond, cu studii recente despre arta și civilizația bizantină, istoria si civilizația românească medievală, cu noi volume de studii patristice, biblice, dogmatice, liturgice, cărți de interes pentru obștea mănăstirii, dar și pentru studenții sau cercetătorii care doresc să studieze aici.

Biblioteca conține și un important fond de carte veche, manuscrise și tipărituri în limbile română, greacă, slavonă și latină. Sunt peste 80 de manuscrise, cele mai multe muzicale, cu notație psaltică, și 400 de tipărituri vechi, cărți de cult sau scrieri teologice.

În acest spațiu, un colț evocă personalitatea celor doi preoți care au slujit la Stavropoleos după redeschiderea bisericii, în 1940, și apoi în perioada regimului comunist: preoții Dumitru Iliescu-Palanca și Ioan Lăncrănjan. Pe biroul care a aparținut istoricului de artă Vasile Drăguț sunt așezate cărți, fotografii și documente legate de viața și personalitatea celor doi preoți slujitori, din dorința de a le cinsti memoria.

În ultimii ani, pictori apropiați de Mănăstirea Stavropoleos au dăruit din lucrările lor, pentru a fi expuse în biblioteca mănăstirii, astfel că acum aici poate fi văzută și o mică pinacotecă de artă contemporană, cu tablouri semnate de Horia Bernea, Ștefan Câlția, Sorin Ilfoveanu, Horia Paștina, Ion Dimitriu, Bogdan Vlăduță. Fotografiile, gravurile și hărțile vechi, înrămate elegant, completează expunerea, întregind imaginea unei colecții bogate și variate.

În comunitatea de la Stavropoleos au fost mereu artiști, prețuiți pentru ceea ce știau sau puteau să facă. Astfel că acum, din patrimoniul mănăstirii fac parte o serie de icoane și obiecte liturgice lucrate de închinători ai bisericii, vechi și statornici membrii ai comunității. De peste 20 de ani, veșmintele pentru preoți și diaconi, acoperămintele pentru Sfânta Masă și Sfintele Vase și toate țesăturile liturgice sunt lucrate de Carmen Paiu. Icoanele prăznicare ce se pun pe tetrapod la închinare, praporii folosiți în procesiunile liturgice, precum și cele două icoane mari ale sfinților ocrotitori sunt pictate de Ion Grigorescu. Racla aflată în naos și chivotul de pe Sfânta masă sunt proiectate de arhitecta Livia Câlția și de pictorul Ștefan Câlția.

Icoanele cu sfinții români, care se așază pe tetrapod în zilele de prăznuire ale acestora, și cea a sfinților ocrotitori aflată la închinare în naos sunt lucrate de iconarele Adriana Rotaru și Camelia Munteanu, iar icoana din pronaos, Sinaxa Sfinților români, este pictată de Gabriel Toma Chituc. Sunt obiecte de artă bisericească contemporană realizate în armonie cu ceea ce păstrează din vechime în biserică, adevărate modele de urmat pentru pictorii care lucrează la înfrumusețarea noilor biserici.