Hacia 1910, en épocas del Centenario de la Revolución de Mayo, el Museo ya contaba en su colección con piezas de los maestros Francisco de Goya, Joaquín Sorolla y Bastida, Edgar Degas y Pierre-Auguste Renoir.
 
En 1911, se inauguró la segunda sede del Bellas Artes: el Pabellón Argentino, una estructura monumental que el país había utilizado en la Exposición Universal de París de 1889 y que fue instalada en la Plaza San Martín. Allí, se exhibieron nuevas adquisiciones que ampliaron la colección, como La ninfa sorprendida, de Édouard Manet, y Orillas del Sena, de Claude Monet.

La institución fue trasladada en 1933 a su sede actual: la antigua Casa de Bombas de Recoleta, remodelada por el arquitecto Alejandro Bustillo. Durante esos años, se incorporaron destacadas piezas, entre ellas, Mujer del mar, de Paul Gauguin, Le Moulin de la Galette, de Vincent van Gogh, y Jesús en el huerto de los Olivos, del Greco.
 
Las últimas décadas del siglo XX acogieron a grandes referentes del arte moderno internacional. Así, se sumaron obras de Pablo Picasso, Amedeo Modigliani, Marc Chagall, Vassily Kandinsky, Paul Klee, Lucio Fontana, Jackson Pollock, Mark Rothko y Henry Moore.
 
La historia de la producción local también se narra en las salas del Museo, que exhibe un vastopanorama de arte argentino, con obras de sus mayores representantescomo Cándido López, Prilidiano Pueyrredón, Emilio Pettoruti, Xul Solar, Raquel Forner, Grete Stern, Antonio Berni, Alicia Penalba, Gyula Kosice, Marta Minujín, Antonio Seguí y León Ferrari. Además, posee un importante conjunto de arte latinoamericano, que reúne obras de Pedro Figari, Joaquín Torres García, Tarsila Do Amaral, Diego Rivera y Jesús Rafael Soto, entre otras.
 
En sus más de 120 años, el Museo Nacional de Bellas Artes ha formado una importante colección de más de docemil piezas de diferentes períodos artísticos, nacionales e internacionales, que lo constituye como una de las instituciones culturales más relevantes del continente.

En 1980 y gracias al apoyo de la Asociación Amigos del Museo Nacional de Bellas Artes se inauguró la amplia y moderna sala del primer piso. Samuel Paz diseñó un guion en que narró el devenir del arte argentino e internacional desde la década de 1920. Entre las exposiciones internacionales de ese período se destacó, en 1981, Cuatro maestros modernos: De Chirico, Ernst, Magritte, Miró.

A fines de 2005, con un diseño e iluminación especial, se completó la sala de arte precolombino andino

Producto del concurso, en diciembre de 2007, el Dr. Guillermo Alonso asume la dirección ejecutiva del Muse

En 2009 se incorporó a la colección la obra de Antonio Berni, Pesadilla de los injustos o La conspiración del mundo de Juanito Laguna trastorna el sueño de los injustos

Con obras del acervo del Bellas Artes, museos provinciales y municipales y colecciones particulares, esta muestra –inédita en la historia del Museo– permitirá apreciar pinturas, dibujos, grabados, fotografías y esculturas de artistas que, en algunos casos, serán exhibidas por primera vez.

Con curaduría de Carolina Jozami, de la Dirección Artística del Bellas Artes, esta exposición se realiza en el marco del centenario del nacimiento del artista y celebra el ingreso a la colección del Museo de una importante donación de obras provenientes de la Fundación Augusto y León Ferrari Arte y Acervo (FALFAA).

Las piezas exhibidas dan cuenta de los temas recurrentes a lo largo de la trayectoria de Ferrari –la existencia urbana; la estrategia, la lógica y el pensamiento desde tableros de ajedrez y laberintos; el lenguaje y las estructuras de la comunicación; y la civilización occidental y cristiana–, que desarrolló a partir de su experimentación con la línea, la escritura y la abstracción, y empleando diversas técnicas: la litografía, la xerografía, el aguafuerte y el arte postal, entre otras.