Колекція Луганського обласного художнього музею почала формуватися в січні 1920 року, і вже у 1924 році нараховувала понад 1000 експонатів. Її основу склали картини, меблі, порцеляна, вироби з бронзи, давньогрецький посуд, привезені з Москви, Харкова і Одеси.

1924 року музей було реорганізовано, він отримав назву «Соціальний музей Донбасу». Пізніше його перетворили на краєзнавчий музей.

Коли почалася Велика Вітчизняна війна, фонди краєзнавчого музею не встигли вивезти, тому більшість експонатів була втрачена. З усієї довоєнної художньої колекції до сьогодні збереглося лише 20 мальовничих творів.

У липні 1944 року місцева адміністрація прийняла постанову про організацію у Ворошиловграді музею образотворчого мистецтва. Спочатку музей не мав постійного приміщення, його експонати виставлялися в клубах міста й області на пересувних виставках. Так тривало до 1951 року, коли на вулиці Поштової, у будинку, спорудженому 1876 року, колекція знайшла своє місцезнаходження.

До відкриття стаціонарної експозиції фонди укомплектовувалися в основному з музеїв і колекцій інших міст. 1947 року ряд творів надійшло з Києва. Вони й відкрили книгу надходжень музею.

Нині у фондах зберігається близько 9 тисяч творів вітчизняного і закордонного мистецтва XVI–XX ст., у тому числі близько двох тисяч експонатів сучасного образотворчого і прикладного мистецтва Луганщини.

Перенесення акценту в збиральницькій діяльності музею на сучасне мистецтво України допомогло за короткий час майже вдвічі збільшити колекцію майстрів живопису, скульптури, графіки, прикладного мистецтва Луганщини.