Die Plastik-Sammlung umfasst mehr als 750 Werke der Bilderhauerei vom Mittelalter bis zur Gegenwart. Schwerpunkte sind parallel zu den Sammlungen der Malerei und Grafik figürliche, abstrakte und konstruktiv-konkrete Tendenzen. Werke der zeitgenössischen Kunst öffnen und erweitern den klassischen Sammlungsbestand in installative, mediale und performative Werkformen.

Kern ist die Plastik des 19. und 20. Jahrhunderts mit internationaler und deutscher figürlicher Plastik. Einzelwerke und Werkgruppen auch international bedeutender Protagonisten (Auguste Rodin, Aristide Maillol, George Minne, Max Klinger, Wilhelm Lehmbruck, Ernst Barlach, Franz Marc, Moissej Kogan, Georg Kolbe, Gerhard Marcks, Hermann Blumenthal) markieren für das 19. und 20. Jahrhundert Tendenzen der klassischen Moderne im figürlichen Bereich.

An diese Positionen knüpfte die Bildhauerei in der DDR an. Hier belegt ein Bestand mit größeren Werkgruppen den weiteren Umgang mit der Figur sowie deren Überführung in die Abstraktion.

Von dem seit der Gründung der Kunstschule Burg Giebichenstein dort wirkenden Bildhauer Gustav Weidanz bewahrt das Kunstmuseum Moritzburg den künstlerischen Nachlass.

Eine Reihe von Werken, besonders aus dem Bereich der Stahlplastik, die seit 1980 gesammelt wurde, markiert Positionen in Verbindung zur internationalen zeitgenössischen Plastik und ihren abstrahierenden Tendenzen - so z. B. von Irmtraud Ohme, Heinz-Günter Prager oder George Rickey. In jüngster Zeit sind auch grenzüberschreitende Werkformen der Installation und performativen Aktion hinzugekommen, wie Arbeiten von Rolf Julius, der Künstlergruppe „Die Tödliche Doris“ oder von Ulrike Grossarth.

Zu den Beständen vor 1900 gehört eine Sammlung von mittelalterlicher Schnitzplastik vorwiegend aus dem mitteldeutschen Raum sowie kunsthistorisch relevante Architekturplastik des Mittelalters und der Renaissance aus der Stadt Halle.