История музея берет свое начало в 1939 г., когда в соответствии с постановлением Совета Народных Комиссаров БССР в Минске была основана Государственная художественная галерея. До начала Отечественной войны была сформирована обширная коллекция экспонатов – были приняты на учет ценные произведения культового искусства в церквях и костелах, собраны большие фонды живописи, графики и декоративно-прикладного искусства. Произведения из отделов изобразительного искусства исторических музеев Минска, Витебска, Могилева и Гомеля легли в основу коллекции, которая впоследствии обогатилась экспонатами из фондов Третьяковской галереи, Музея изобразительных искусств им. А. С. Пушкина, Государственного Эрмитажа и Русского музея. В коллекцию галереи вошли также произведения из усадеб и замков Западной Беларуси, в том числе предметы искусства из дворца князей Радзивиллов в Несвиже, коллекция пополнилась богатым собранием cлуцких поясов, французских гобеленов XVIII в., портретной живописи XVI–XIХ вв. В начале 1941 г. фонды Государственной картинной галереи БССР насчитывали уже 2711 произведений искусства, из которых 400 находились в постоянной экспозиции. 

Однако коллекции Государственной картинной галереи БССР не суждено было пережить годы Великой Отечественной войны, ее подготовили к эвакуации, но вывезти не успели. Немцы увидели художественное собрание галереи во всем блеске. В соответствии с программой по конфискации культурных и художественных ценностей в завоеванных странах коллекция ГКГ БССР была распределена между различными музеями и организациями нацистской Германии. В процессе перемещения художественных ценностей из Минска в Германию принимали участие такие фигуры, как директор Дрезденской галереи Г. Поссе, и особый уполномоченный по учету культурных и художественных ценностей на восточных территориях К. Мюльман. Побывали в городе и представители Гимлеровского «Наследия». 

Собрание Государственной картинной галереи перестало существовать, судьба большинства его экспонатов до сих пор неизвестна. После войны удалось вернуть лишь незначительную часть произ-

ведений искусства, некоторые из них накануне войны находились на выставках за пределами Белоруссии, другие были найдены советскими солдатами в городах Восточной Пруссии или в оставленном немцами Минске.

После войны начинается новый этап истории Галереи, коллекция создается практически с нуля. В 1945 г. музеем были приобретены полотна Б. Кустодиева, В. Поленова, К. Брюллова и И. Левитана. Вновь помогли белорусской Галерее музеи Москвы и Ленинграда — Государственный музей им. А. С. Пушкина передал несколько картин западноевропейских мастеров, Государственный Русский музей — пейзажи А. Куинджи и А. Боголюбова. 

В 1957 г. было завершено строительство нового здания Картинной Галереи (архитектор М. Бакланов) с десятью вместительными залами, расположенными на двух этажах, и просторной галерей. Фасад музея украсили скульптурные рельефы-аллегории «Живописи» (автор П. Белоусов) и «Скульптуры» (автор С. Адашкевич). Фронтон здания увенчала скульптура А. Бембеля «Слава». 5 ноября 1957 г. торжественно открылся Государственный художественный музей БССР (бывшая Картинная Галерея). Благодаря энтузиазму и энергии сотрудников музея и его директора Е. В. Аладовой, коллекция музея в те годы уже достигла довоенного уровня и насчитывала около трех тысяч произведений русского, советского и белорусского искусства.

В 1993 г. музей получил новый статус и стал называться Национальным художественным музеем Республики Беларусь, началось строительство нового корпуса музея. 

В 2000 году в Минске открылся новый филиал музея «Дом Ваньковичей. Культура и искусство первой половины XIX века».

В 2006 году завершилось 15-летнее строительство, и был открыт для публики новый корпус музея. Сейчас музей обладает крупнейшим в Беларуси собранием белорусского, зарубежного и русского искусства численностью более 24 000 экспонатов. В залах нового здания музея представлены коллекции старобелорусского искусства XII–XIX веков, изобразительного искусства стран Западной и Центральной Европы конца XVI – начала XX столетия, Индии, Китая, Японии, Юго-Восточной Азии, а также живописи, графики, скульптуры и декоративно-прикладного искусства Беларуси XX века.