Le musée rassemble des œuvres de la fin du Moyen Âge, en passant par les primitifs italiens, l'impressionnisme de Monet et Degas, et l'art moderne, jusqu'à la peinture américaine de Pollock, Kandinsky et Hopper. La collection, d'origine privée et appartenant à la famille Thyssen, remonte à 1871 avec l'acquisition de sept statues de Rodin par August Thyssen. Aujourd'hui, il appartient à l'État espagnol et rassemble des œuvres clés de la Renaissance italienne et allemande, du baroque hollandais, de l'impressionnisme, de l'avant-garde et de l'art américain de l'après-Seconde Guerre mondiale.