Die Sammlung der Modelle des Deutschen Theatermuseums umfasst ca. 400 aufgestellte Modelle und große Konvolute liegender Modellteile.
Modelle sind seit der Gründung der Klara-Ziegler-Stiftung nachweislich. Über das eigene Erarbeiten und Bauen von Rekonstruktionsmodellen wie auch das Sammeln von zeitgenössischen Bühnenbildmodellen verfolgte man die Vermittlung von theatergeschichtlicher Entwicklung von den Anfängen in der Antike bis in die Gegenwart auf wissenschaftlich-musealer Ebene.
Das Deutsche Theatermuseum besitzt heute ein großes Konvolut von Rekonstruktionsmodellen zur griechischen Antike. Einige wenige aus kolorierten Sätzen von aufgezogenen Kupferstichen zusammengestellte Bühnenszenen, die als sogenannte Guckkasten-Blätter (und nicht als Bühnenbildmodelle konzipiert und auch vertrieben wurden), stammen aus dem 18. Jahrhundert. Die ältesten tatsächlichen Bühnenbild-Modelle, die im DTM aufbewahrt werden, datieren in die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts. Sie kamen über die Nachlässe der Bühnenbildnerfamilie Quaglio und der Gebrüder Max und Gotthold Brückner ins Deutsche Theatermuseum. Sie datieren zwischen 1860er und den 1890er-Jahren. Ihre Aufstellung erfolgte jedoch erst nach dem 2. Weltkrieg.
Während sich an Modellen aus der 1. Hälfte des 20. Jh. von den einstigen Zugängen kriegsbedingt nur sehr begrenzt Objekte erhalten haben, besitzt das Deutsche Theatermuseum mehrheitlich aus der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts, neben zahlreichen Modellen zu einzelnen Künstlern, größere Bestandsgruppen von Hans-Ulrich Schmückle, Jürgen Rose, Anna Viebrock und Stephan Mayer.
Bei beiden verschiedenen Modellarten handelt es sich um Objekte, die für völlig unterschiedliche Zwecke hergestellt bzw. gebaut wurden: Zunächst gibt es Bühnenbildmodelle und Modellteile, die für den Werkstattgebrauch, also zur Voranschauung und Demonstration im kleinen Maßstab (meist 1:30 oder 1:50) gefertigt wurden, vor allem, um ein besseres Verständnis der 1:1 Bühnenrealisation zu ermöglichen. Beim Modell handelt es sich also meist um ein Hilfsmittel, das als Stadium im planerischen Vorfeld einer Aufführung und im konkreten Übersetzungsprozess verstanden werden muss. Bühnen- und Szenenbildmodelle veranschaulichen Möglichkeiten u.a. der Wirkung von Dekorations- oder Bühnenbauelementen oder von Beleuchtung. Je nachdem in welcher Zeit das Modell angefertigt wurde, transportiert es Informationen zum Typ und Ausführung der jeweiligen zeitgeschichtlichen Bühnendekoration. Von reinen Papiermodellen ausgehend, beginnt der Modellbau mit dem 20. Jahrhundert den Materialmix (Holz, Karton, Textil, Metall) zu praktizieren, der sich im Laufe der Zeit durch Kunststoffe aller Arten (Plexi, Styropor) erweitert. So erzählen etwa in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts als aquarellierte Federzeichnungen angelegte Papiermodelle noch von den Aufgabenstellungen der Bühnenmalerei dieser Zeit. Diese hatte sich in ihrer technischen Ausführung Qualitätsanforderungen z.B. der malerischen Perspektive oder gemalten Beleuchtungseffekten zu stellen. Wenn in diesen Modellen oder Modellteilen z.B. eine über Quadratur gelegte, nur partielle oder gar halbseitige zeichnerische oder bauliche Ausführung zu finden ist, verweist auch diese auf den Werkstattcharakter: Die ausgeführten Partien sind dann gegenüber dem unbearbeitet belassenen Modellteilen als musterhafte Bereiche zu verstehen, die verdoppelt, gespiegelt oder als Farbvorlage flächendeckend gedacht und ausgeführt werden sollten. Modelle dagegen, die durch Maquetten oder Miniaturfiguren ergänzt sind, stellen nicht nur das dekorative Bühnenbild, sondern ganze szenische Momente vor und helfen neben ästhetischen auch Fragen zu Auf- und Abgängen und szenischen Vorgängen zu erörtern.
Außerordentlich aufwändig gefertigte Modelle, lassen nicht nur auf ein professionelles handwerkliches Geschick des Modellbauers schließen, sondern verweisen auch durch die Verwendung hochwertiger Materialien als Miniaturbühnen eindeutig auf repräsentative Zwecke, die vom Werkstattgebrauch völlig losgelöst sind.
Theaterbaumodelle dokumentieren neben der Bühnenform häufig auch die Gestalt und Ausstattung des Zuschauerraumes. Einblick in die Raumstruktur gewähren Modellquerschnitte oder -längsschnitte. Aber auch aus Vogelschau rundum von außen gestaltete Gebäudeansichten sind in unterschiedlichsten Materialien ausgeführt vorhanden (Gips, Pappe bis zu Edelhölzern). Neben solchen reinen Schaumodellen vermögen Modelle, die theatertechnische Apparate bzw. deren Funktionsweisen zeigen, sogar bewegte Vorgänge zu demonstrieren.
Da der Modellbauer meist der ausführende Assistent oder das ausführende Atelier ist, entspricht der Hersteller eines Modells namentlich nicht immer dem Urheber der Modellidee. Ohne den Modellbauer geflissentlich zu ignorieren, legt der Inszenierungsbezug jedoch die Zuschreibung des Modells an den betreffenden Bühnenbildner nahe. Neben historischen liegenden Modelleinzelteilen und in Grundbauten komplett aufgestellten Bühnenbildmodellen, weist der Bestand auch einige zu didaktischen Zwecken sehr viel später gefertigte Rekonstruktionsmodelle und Modellnachbauten auf.