Филателистическая коллекция Гродековского музея включает 2370 марок. Её история начинается с дара Володи, сына В.К. Арсеньева,
который 18 октября 1916 г. передал в музейное собрание 136 российских и иностранных марок, в т.ч. почтовые марки юбилейного выпуска к 300-летию дома Романовых с портретами Петра I, Екатерины II, Александра II, Александра III, Николая II. 21 июня 1917 г. В.К. Арсеньев передал в музей японскую открытку с изображением цветущих в Токийском парке ирисов и с 17-ю наклеенными марками: 15 – иностранными, 2 – российскими с портретом Николая II. На открытке имеется автограф В.К. Арсеньева.
Безусловной ценностью филателистической коллекции являются почтовые марки Российской империи со штампом ДВР.
В 1955 г. музей приобрёл у Е.Г. Кондаковой коллекцию, включавшую 1258 марок Российской империи и СССР 1920-начала 1930-х гг. В числе последних марки «Больше металла, больше машин!», «Поднимем урожайность на 35 %» и др. Марки Российской империи погашены в разных городах страны: Москве, Тифлисе, Харькове, Петербурге, Александрополе, Карсе и др. Имеется даже штемпель г. Харбин!
Представлены в филателистической коллекции марки СССР послевоенного периода разной тематики и годов выпуска, в т.ч. марки, выпущенные к съездам КПСС и ВЛКСМ, с портретами исторических деятелей, писателей, космонавтов и др.
В состав филателистической коллекции входят также отдельные марки иностранных государств конца XIX – начала ХХ в., таких как Англия, Франция, Австрия, Италия, Голландия, Швеция, Дания, Бельгия, Китай, Япония и др., переданные в музей капитаном первого ранга крейсера «Орёл» А.Н. Пеллем и его женой Е.А. Пелль (г. Владивосток), Е.Г. Кондаковой и др.