L'Archivio storico regionale conserva gli archivi delle più importanti famiglie nobili della Valle d'Aosta, con documenti che vanno dal XIII al XIX secolo: i conti di Challant, i conti di Vallaise, i baroni Roncas, i conti Savin, i nobili De Bosses, i signori D'Avise, i conti Sarriod de La Tour . 

Vi si trovano altresì gli archivi di famiglie che hanno ricoperto un ruolo di primaria importanza nella storia politica e culturale della Valle d'Aosta, come quello della famiglia Martinet di Aosta, che diede i natali a Jean-Laurent Martinet (1761-1810), sottoprefetto durante il periodo del governo napoleonico della Valle d'Aosta, e a un altro omonimo Jean-Laurent Martinet (1799-1858) che fu deputato al Parlamento subalpino.

Un patrimonio di notevole interesse storico e culturale è costituito dagli archivi di persona. Tra i più cospicui, quello di Jules Brocherel, eminente studioso di cultura e tradizioni popolari; l'archivio di Severino Caveri (1908-1977), presidente della Giunta regionale e deputato, alla cui iniziativa si deve l'istituzione dell'Archivio storico regionale; l'archivio di Ernest Page (1888-1969), avvocato e politico; gli archivi di due eruditi dediti soprattutto alla storia locale, il canonico Anselme-Nicolas Marguerettaz (1810-1895) e Félicien Gamba (1889-1973). 

L'Archivio storico regionale conserva inoltre gli archivi degli antichi organi di autogoverno come l'Assemblée des Trois Etats e il Conseil des Commis. L'archivio dell'antico priorato di Saint-Bénin, poi sede del Collège, riveste un particolare interesse, poiché fu il primo istituto di studi superiori della Valle. 

L'archivio storico della città di Aosta, fino al 1930, è depositato presso l'Archivio storico regionale.