Samen met de handbibliotheek vormen de verschillende documentatiesystemen het wetenschappelijk apparaat van de Papierhistorische Collectie. Op de studiezaal kan men drie systemen raadplegen. In de eerste plaats een in hangmappen geplaatste en alfabetisch op bedrijf gesorteerde documentatie over de binnen- en buitenlandse papierindustrie en -handel. Hierin is tevens informatie opgenomen over kleinschaliger papierfabricage, particuliere papiermakers en papierkunstenaars, die op naam van de molen of persoon is ingevoegd. De verzamelde gegevens, die in een inventarislijst zijn opgenomen, zijn zeer divers en omvatten archiefstukken, correspondentie, folders, prijslijsten en papiermonsters.
Het tweede documentatiesysteem betreft het beeldarchief, dat bestaat uit foto's, dia's, micro- en videofilms en prenten en tekeningen. De materialen zijn op onderwerp gesorteerd.
Een bijzondere plaats wordt ingenomen door de watermerkdocumentatie. Deze omvat een groot aantal, voornamelijk uit Nederland afkomstige watermerkpapieren, die in hangmappen zijn geplaatst en op naam of initialen van de betreffende papiermolen of -fabriek zijn geordend, of op voorstelling zijn gerangschikt. Daarnaast is er een aantal afzonderlijke collecties met watermerkreproducties, zoals foto's en overtekeningen, waaronder verzamelingen van het Algemeen Rijksarchief, van E. Kirchner en T. Gerardy. Met name de laatste collectie is van groot belang. Gerardy heeft door zijn watermerkonderzoek en zijn wetenschappelijke publicaties hierover een vooraanstaande plaats ingenomen binnen de papierhistorische wereld en was mede-oprichter van de Internationale Papierhistorische Vereniging (IPH). Zijn in dertig jaar bijeengebrachte verzameling van zo'n 15.000 overtekeningen en foto's van watermerken uit vooral Duitse archieven en bibliotheken, werd na zijn overlijden in 1987 door de KB verworven.
Gevoegd bij de vrijwel complete vakliteratuur op het gebied van de watermerkkunde, met onder andere de bekende naslagwerken van Briquet en Piccard, en de Monumenta-reeks van de Paper Publication Society, beschikt de afdeling over een filigranologisch werkapparaat van internationaal belang. De papierhistorische collectie is dan ook een bekende vraagbaak voor particulieren en instellingen bij het dateren van papier en het lokaliseren van het land of de plaats van herkomst.