Zbirka slika, grafika i skulptura dijelila je od prvih dana postojanja sudbinu Narodnoga muzeja - nekoliko se puta selila po različitim mjestima u gradu, te konačno bila smještena sa svim drugim zbirkama, koje čine današnji Hrvatski povijesni muzej, pod jedan krov, u zgradu palače Oršić-Rauch. Bez velike brige, zalaganja, ljubavi i truda svih koji su sa zbirkama dolazili u dodir, one zasigurno danas ne bi bile toliko bogate i sačuvane. Zbirke su doživjele pravi procvat u vrijeme dok je o njima vodila brigu dr. Marijana Schneider, dugogodišnji njihov kustos; velikim trudom i ljubavlju katalogizirala je i objavljivala logične cjeline unutar Zbirke slika i Grafičke zbirke, stvarajući tako bogat i širok temelj prepun podataka koji nam danas pružaju široke mogućnosti daljeg bavljenja tim nadasve vrijednim materijalima.

Zbirka slika započela je svoj život u Narodnom muzeju, gdje je već zarana (1858. godine) brojila 146 slika, uglavnom portreta. Velik ih je dio pristigao u Muzej darovima pojedinaca (grofica Kulmer bila je poklonila, uz galeriju od 46 portreta ugarsko-hrvatskih kraljeva, i niz obiteljskih portreta) i državnih institucija (Namjesničko vijeće 1851. godine predalo je Muzeju portret Ignjata Gyulaia, djelo Ferdinanda Georga Waldmüllera). Dobrotom zagrebačkoga biskupa Jurja Haulika, a zalaganjem Ivana Kukuljevića Sakcinskoga, u Muzej su zarana (1851. godine) pristigli portreti donatora pavlinskoga samostana u Remetama, djela pavlinskih slikara 18. stoljeća. Pojedine slike bile su naručivane i kupovane upravo za muzejsku zbirku (portreti Dragutina Rakovca, Franje Josipa I., Josipa Jelačića i Jurja Haulika kod slikara Ivana Zaschea 1855. i 1858. godine, a 1871. godine portret Josipa Jurja Strossmayera kod slikara Josipa Franje Mückea). Prikupljanje se nastavilo poklonima pojedinaca i državnih institucija, te otkupima. Nakon II. svjetskoga rata preko Komisije za sakupljanje i čuvanje kulturnih spomenika i starina (KOMZA) došlo je u Muzej pedesetak portreta, a nastavljeno je i s otkupljivanjem. Danas Zbirku sačinjava preko 1.100 djela, većim dijelom ulja na platnu. Potpisana su ili pripisana djela poznatih stranih ili domaćih slikara, ili pak kvalitetni radovi anonimnih umjetnika.

Portreti su najčešće izlagan i najbrojniji dio Zbirke. Nastali su u vremenu od kraja 15. do polovine 20. stoljeća. Prikazuju, osim članova niza obitelji (Draškovića, Erdödyja, Zrinskih, Sermagea, Kulmera, Jelačića i mnogih drugih) koje su živjele na ovim prostorima, vladare, visoko svećenstvo, pisce, pjesnike... Velikom dijelu portreta poznati su autori ili se oni s velikom sigurnošću mogu pripisati nekom umjetniku. Autori su portreta nastalih izvan naše zemlje Jean Fouquet, Martin van Meytens Mlađi, Stephan Dorffmeister Stariji, Johann Baptist Lampi Stariji, Johann Michael Millitz, Jean Auguste Dominique Ingres, Barbara Krafft, Johann Daniel Donat, Franz Eybl, Friedrich von Amerling, Josef Kriehuber, August Prinzhofer, Franz Schrotzberg, Wilhelm August Rieder i mnogi drugi. U našim krajevima naslikali su portrete koji se čuvaju u muzejskoj zbirci Valentin Metzinger, Johann Killian Herrlein, Ferdinand Georg Waldmüller, Vjekoslav Karas, Ivan Skvarčina, Jakov Stager, Mihael Stroy, František Wiehl, Josip Franjo Mücke, Ivan Zasche, Jakov Šašel, Vlaho Bukovac, Miroslav Kraljević, Joso Bužan, Ivan Tišov i niz drugih slikara.

Unutar Zbirke slika čuva se i 120 minijatura, nastalih u vremenu od kraja 18. do druge polovine 19. stoljeća, najčešće građana, a djela su to Jakova Stagera, Ivana Zaschea i drugih, često nepotpisanih umjetnika. Veći dio Zbirke nabavljen je kupnjom od zagrebačkih antikvara krajem prošloga i početkom ovoga stoljeća; neke minijature došle su poklonom u Narodni muzej, a otkupljivanjem je Zbirka popunjavana do današnjih dana. Muzej posjeduje i nekoliko dagerotipija .

Povijesno slikarstvo zastupljeno je poznatim slikarskim imenima čija su djela nastajala od početaka procvata te grane slikarstva u našim krajevima u drugoj polovini 19. stoljeća pa sve do prvih desetljeća 20. stoljeća: Josip Franjo Mücke, Ferdinand Quiquerez, Dragutin Weingärtner, Oton Iveković, Celestin Medović, Vlaho Bukovac i drugi. Slike s povijesnom tematikom zarana su nabavljane za Muzej - Hrvatski sabor već je 1868. godine kupio od slikara Josipa Franje Mückea dvije povijesne slike i poklonio ih Narodnom muzeju. Zbirka je u posljednjim desetljećima obogaćena otkupima, među kojima se ističu Bukovčev »Hrvatski narodni preporod« i Ivekovićev »Oproštaj Zrinskoga i Frankopana od Katarine Zrinske«.

Vedute, pejzaži i teme iz narodnoga života zastupljene su u Zbirci u manjem broju. Predstavljene su djelima nepoznatoga slikara iz treće četvrtine 18. stoljeća, te Vjekoslava Karasa, Maksimilijana Methudija, Eduarda Weingartena, Ivana Zaschea, Vladimira Kirina i niza drugih umjetnika.

Crkveno slikarstvo je u Zbirci zastupljeno s osamdesetak djela nastalih u vremenu od kraja 15. do kraja 19. stoljeća; triptih iz porušene crkve sv. Fabijana i Sebastijana u Novom Vinodolskom, nastao u 15. stoljeću, došao je u Muzej početkom 20. stoljeća. Među više oltarnih i svetačkih slika ističu se djela pavlinskih slikara (među njima i Gabrijela Thallera), te nepoznatih umjetnika 17., 18. i 19. stoljeća.

Grafička zbirka u prvim godinama postojanja Narodnoga muzeja još se nije bila istakla kao zasebna zbirka. Velik broj listova poklonio je Muzeju između 1900. i 1912. godine, na neki način time utemeljujući Zbirku, dr. Josip Brunšmid. Uz druge darovatelje, početkom 20. stoljeća dosta je listova kupljeno kod zagrebačkih i europskih antikvara. Iz Kabineta grafike JAZU Muzej je 1959. godine dobio gotovo 500 listova. 1968. godine prof. Šaban darovao je Muzeju 134 grafička lista, koji svoje podrijetlo vuku od velikoga sakupljača Ivana Kukuljevića Sakcinskoga. Grafička zbirka danas broji preko 5.000 listova, nastalih različitim tiskarskim i slikarskim tehnikama u vremenu od 15. do početka 20. stoljeća.

Portreti, sa oko 2.000 listova, predstavljaju najbrojniji dio Zbirke. Autori su im majstori iz obitelji Aubry, Adam vitez Bartsch, Adrian Bloem, Cornelius Meyssens, Joseph Kriehuber, Albert Dauthage, Julije Hühn, Tomislav Krizman, Menci Klement Crnčić i mnogi drugi europski i domaći majstori. U zbirci se ističu akvarelni portreti Franza Eybla, Josepha Kriehubera, Ivana Zaschea, Augusta Prinzhofera i drugih odličnih majstora sredine i druge polovine 19. stoljeća.

Prikazi bitaka i vedute, koji se čuvaju u Zbirci, prate povijest naših i susjednih krajeva od bitke kod Siska preko stoljetnih ratovanja s Turcima i pohoda Eugena Savojskoga sve do I. svjetskoga rata. Autori su im Daniel Meissner, Georg Hufnagel, Jan Huchtenburg, Pavao Ritter Vitezović i brojni drugi umjetnici. U nizu akvarela 19. stoljeća ističe se zbirka od pedesetak veduta čiji je autor Joseph Leard; serija veduta naše obale Edmunda Misere iz druge polovine 19. stoljeća također se nalazi u Zbirci. 1896. godine na Milenijskoj izložbi u Budimpešti bili su izloženi akvareli Otona Ivekovića, Bele Csikossa-Sessije i Sigismunda Landsingera na kojima su prikazane stare gradine u Hrvatskoj, a oni su danas vrijedan dio Zbirke. Posebnu skupinu grafika čine prizori iz 1848. i 1849. godine: autori su im uglavnom bečki umjetnici, među kojima se ističe Joseph Heicke.

Prikazi narodnih nošnji, nastali većim dijelom u prvoj polovini 19. stoljeća, sačinjavaju vrijedan i zanimljiv dio Zbirke, u kojoj se još čuvaju i svete sličice, od kojih su neke vrlo vrijedna djela 18. stoljeća slikana na pergameni, potom filozofske teze otisnute na svili, biedermeierske čestitke, igraće karte (među kojima su tri kompleta karata zagrebačke Dvorane), oleografije, te nekoliko zanimljivih knjiga iz 17. i 18. stoljeća.

Zbirka skulptura jedna je od najmanjih u Muzeju. Krajem 19. stoljeća Muzeju je darovano nekoliko poprsja; među njima ističu se mramorna poprsja Frana Kurelca, Osmana Pilepića i gospođe Hallart, djela Ivana Rendića. Grof Corberon poklonio je Muzeju oko 1860. godine bistu Josipa Vrkljana, djelo Antonija Canove. Drugo Canovino poprsje, ono Napoleona I. Bonapartea, kupljeno je za Muzej 1968. godine. Danas se Zbirka sastoji od 120 portretnih bista i reljefa, čiji su autori, uz Rendića i Canovu, Anton Fernkorn, Ivo Kerdić, Rudolf Valdec, Stipe Sikirica, Antun Augustinčić i drugi. Unutar ove Zbirke čuva se i nekoliko posmrtnih maski, među njima i maske Josipa Jelačića i Dore Pejačević.