Dentro de la colección de estampas y dibujos destacan como temáticas más recurrentes las marinas y vistas de puertos, las escenas navales y los retratos de los marinos más destacados de la historia.

La colección de estampas contiene más de mil trescientas obras, realizadas en diversas técnicas (calcografía, litografía y xilografía), cuya cronología se extiende desde el siglo XVI al siglo XX. El fondo reúne la obra de autores de distintas escuelas, principalmente española, alemana y flamenca, cuyo hilo conductor es la temática marina. Entre los temas más frecuentes sobresalen las vistas de ciudades costeras y las escenas navales, así como los retratos de marinos y monarcas.

Destacan, entre otros, un conjunto de grabados de Frans Huys basados en dibujos de Pieter Bruegel el Viejo, la vista de la ciudad de Sevilla de Janssen Johnson Janssonius, y las estampas dedicadas a la Guerra de Sucesión Española de Iohann August Corvinius, realizadas a partir de los originales de Paulus Decker. La colección cuenta además con más de doscientos cincuenta matrices de impresión, en su mayoría planchas de cobre, pero también piedras litográficas.

La colección de dibujos está formada por más de cuatrocientas cincuenta obras, entre las que destacan por su importancia los dibujos realizados por Rafael Monléon, pintor-restaurador del Museo Naval a finales del siglo XIX. Dentro de la obra gráfica del autor sobresale la serie de noventa y dos láminas dedicada a la construcción naval, que ilustra la evolución histórica de los buques desde la Antigüedad al siglo XIX. Destacan también dentro de esta colección los siete dibujos originales realizados por Pedro Grolliez, pertenecientes a la serie de vistas de los puertos españoles que fue encargada por el Conde de Floridablanca en 1782 para ser grabada en la Real Calcografía.