Les choix et les combinaisons d'instruments sont également remarquables. Il fait chanter le violon et le violoncelle, instruments de prédilection, mais aussi le hautbois, la clarinette ou le cor, prévoyant souvent des alternatives entre ces instruments. Ses interprètes, au premier rang desquels son épouse Clara et ses amis Felix Mendelssohn, Ferdinand David ou Joseph Joachim, font résonner sa musique dans les salons comme les salles de concert.
Parmi la production des années de Leipzig, la BnF conserve deux états des quatre Fantasiestücke pour violon, violoncelle et piano op. 88 (1842) – des esquisses à l'encre et un manuscrit de travail présentant de nombreuses variantes par rapport à la version finale – ainsi qu'un manuscrit de travail de l'Andante et Variations pour deux pianos, cor et deux violoncelles op. 46 (1843), contenant à la fois la version pour quintette instrumental et celle pour deux pianos seuls.
Schumann poursuit la composition pour formations de chambre après 1848. Composés en deux jours en février 1849, les Fantasiestücke pour clarinette et piano op. 73 comprennent trois courtes pièces à la fois lyriques et fantastiques. Schumann les intitule d’abord Soiréestücke, avant d’opter pour un titre inspiré des Fantasiestücke in Callots Manier d'E.T.A. Hoffmann, comme en témoigne le manuscrit autographe, dont la page de titre porte un envoi de Clara Schumann, en partie raturé.
Composés deux mois après les Fantasiestücke, les Fünf Stücke im Volkston pour violoncelle et piano op. 102 sont dédiés au violoncelliste Andreas Grabau, membre de l'orchestre du Gewandhaus de Lepzig, qui crée l'œuvre en privé avec Clara Schumann pour l'anniversaire du compositeur. Celui-ci s'inspire de thèmes populaires, notamment dans sa première pièce, à laquelle Schumann donnera pour l’édition le titre Vanitas vanitatum. Le manuscrit comprenait initialement quatre pièces, avant l'ajout d'une dernière, comme en témoigne le titre original biffé ("Vier Stücke").
Tout comme les Märchenbilder op. 111, les Märchenzählungen pour alto, clarinette et piano op. 113 (1853), dédiés à son élève Albert Dietrich (1829–1908), puisent leur inspiration dans l'univers poétique des contes populaires. Le manuscrit de travail incomplet de la BnF comprend en outre des esquisses d'autres pièces.
Des trois sonates pour violon de Schumann, ce corpus présente les manuscrits de travail de la Sonate n°1 op. 105 (1851), avec un envoi de Clara Schumann au violoniste Ruppert Becker, et de la Sonate n°3 WoO 27 (1853). Cette dernière reprend les deux mouvements (Intermezzo et Finale) qu'il avait précédemment écrits pour la Sonate F-A-E – pour "Frei aber einsam", libre mais seul, devise du violoniste Joseph Joachim (1831–1907) – composée pour ce dernier avec ses amis Albert Dietrich et Johannes Brahms, respectivement auteurs des premier et troisième mouvements. Le manuscrit de travail de la Sonate no3 ne comprend toutefois que les deux mouvements propres à celle-ci.