Se inaugura en 1946 teniendo como fondos las obras reunidas por la Real Academia de Bellas Artes de San Carlos desde su fundación en 1768, por un lado, y por otro, los bienes confiscados a conventos de acuerdo con las leyes desamortizadoras. En 1913 el museo se independiza de la Academia y se constituye en régimen de Patronato. Después de cambiar varias veces de ubicación, las colecciones se instalan definitivamente en el palacio barroco de San Pio V en 1946. Lo más destacable de este museo es su colección de pintura valenciana, que cuenta con obras firmadas por Hernando Yáñez de la Almedina, Juan de Juanes, los Ribalta, Ribera, Espinosa, Vicente López, Sorolla, Pinazo o Mompó. Mediante las adquisiciones realizadas desde 1999 en una decidida apuesta de la Generalitat Valenciana por atender al enriquecimiento progresivo y la difusión de nuestro patrimonio cultural, se le suman a los fondos obras de Antonio Gisbert, Joaquin Agrasot, Muñoz Degraín, entre otros. También posee pintura de maestros internacionales como Pinturicchio, Andrea del Sarto, Van Dyck o El Bosco, y de representantes del resto de la escuela española como El Greco, Velázquez, Murillo o Goya. Regularmente tienen lugar en el museo muestras de carácter temporal, conferencias y conciertos.

En septiembre del 2001, el museo presenta la restauración ya completada del “Canto de Amor” de Mariano Benlliure, escultura en mármol de quien fue uno de los grandes escultores españoles del siglo XX. La limpieza de la obra del autor valenciano forma parte del compromiso de esta institución por difundir el talento y la calidad del arte valenciano de diversas épocas.