La collection de faïences et terres cuites du musée est riche de plusieurs milliers d’objets et documente une des activités phares de la ville de Carouge dès le XIXe siècle. Des ouvriers et leurs familles, venant notamment de Nyon, de Franche-Comté ou encore de Savoie, investissent la ville nouvelle et participent au métissage de la Cité.
Les productions, avant tout utilitaires, comprennent des services de table, des éléments liés à la toilette, puis au XXe siècle, des sculptures et des objets tels que des lampes. Les décors varient et suivent les modes : les costumes traditionnels, les villes suisses et leurs monuments, des motifs japonisants ou floraux, etc.
Les objets commémoratifs tiennent enfin une place importante dans cette collection, qu’il s’agisse de remémorer un fait historique, un évènement religieux ou de témoigner de l’activité des nombreuses sociétés locales.
Le musée a réalisé plusieurs expositions autour des faïenciers de Carouge ou de potiers de renom tel que Marcel Noverraz. Les recherches effectuées ont abouti à plusieurs publications. Le tome IVa du Dictionnaire carougeois, publié en 2007, est notamment consacré à l'étude des faïenciers, des potiers et des céramistes carougeois.