El museo recoge obras desde el medievo tardío, pasando por los primitivos italianos, el impresionismo de Monet y Degas, y el arte moderno, hasta la pintura americana de Pollock, Kandinsky y Hopper. La colección, de origen privado y perteneciente a la familia Thyssen, se remonta a 1871 con la adquisición de siete estatuas de Rodin por August Thyssen. Hoy en día pertenece al Estado español y recopila obras claves de los renacimientos italianos y alemanes, el barroco holandés, el impresionismo, las vanguardias, y el arte americano post segunda guerra mundial.