L'Archivio storico regionale conserva gli archivi delle più importanti famiglie nobili della Valle d'Aosta, i cui documenti si riferiscono a un lungo periodo che va dal XIII fino 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. 

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

Vi si trovano altresì gli archivi di alcune famiglie che hanno ricoperto un ruolo di primaria importanza nella storia politica e culturale della Valle d'Aosta. Tra gli altri, 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 Jean-Laurent Martinet (1799-1858) che fu deputato al Parlamento subalpino.

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

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