Muzejní sbírka umění čítá přes 4 000 obrazů, kreseb, grafiky a sochařských děl. Sbírka byla utvářena od založení muzea, a to především dary ze strany prostějovské veřejnosti. Systematická nákupní politika se začala projevovat až po polovině šedesátých let minulého století. Sbírka umění dokumentuje především tvorbu prostějovských autorů, umělců narozených v Prostějově, či umělců majících  vztah k našemu regionu (Augusta, Fišárek, Franc, Hohaus, Janoušek, Kameník, Kraus, Čížek, Vaca, Václavek, Port, Sekanina, Zelená, Lasák, Tříska, Doležel, Šafařík, Ševčík a řada dalších). Umělecká sbírka pomáhá dotvářet obraz vývoje českého malířství od poloviny 19. století do poloviny 20. století. Jsou zde zastoupeny práce Mánesa, Blažíčka, Špály, Boettingera, Dvorského, Jambora, Chittussiho, Navrátila, Úprky a řady dalších.
     Vedle děl českých umělců obsahuje sbírka i několik prací ruské a západoevropské provenience. Sem patří především soubor obrazů, tzv.“holanďanů“, který byl zakoupený na dražbě v Čechách pod Kosířem v roce l923 a je součástí stálé expozice muzea. Z moderního umění můžeme vybrat olej „Snící býk“ od španělského malíře Oskara Dominquese. Tento obraz zakoupilo město Prostějov na výstavě v Olomouci v roce 1947.
     Sbírka kreseb a grafiky tvoří převážně díla českých umělců z konce l9.a 20.století (Dillinger, Bouda, Bílek, Duša, Konůpek, Fiala, Švabinský, Silovský, Šimon a další.). Sbírka kreseb a grafiky byla obohacena o soubor děl italských, německých, francouzských a holandských umělců ze 16. až 19. století a pochází ze sbírky Dr. L. Brülla.
     Chloubou sbírky plastik je kolekce děl významného vídeňského sochaře moravského původu Antona Hanaka, který je považován za zakladatele rakouského moderního sochařství. Významné místo ve sbírce zaujímá soubor plastik prostějovského sochaře Jana Třísky a v neposlední řadě nutno jmenovat práce prostějovské rodačky Hany Wichterlové.