Первым художественным музеем на луганской земле стал открытый в январе 1920 г. в Полтавском переулке г. Луганска Музей живописной культуры. Его коллекция насчитывала около 800 произведений изобразительного и декоративного искусства от античных времен до начала XX в. В 20-30-х годах первая на Луганщине коллекция художественных ценностей претерпела ряд трансформаций: от Музея живописной культуры к Социальному и от него – к музею краеведческому. В годы оккупации города фашистскими захватчиками (1942-1943) большая ее часть была утрачена. В июне 1944 г. облисполкомом было принято постановление об организации в Ворошиловграде (город Луганск был переименован в Ворошиловград дважды: с 1935 г. по 1958 г. и с 1970 г. по 1990 г.; с 1990 г. – снова Луганск) музея изобразительного искусства. Постоянное помещение по ул. Почтовой, 3 музей получил в 1949 году. В 1951 г. была открыта первая экспозиция, в 1963 г. развернута новая экспозиция после реконструкции.

Основу коллекции возрожденного музея составили произведения искусства известных художников Украины, России, Западной Европы XVI-XIX вв., переданные ведущими киевскими музеями и 22 экспоната из бывшего Музея живописной культуры. Сегодня коллекция насчитывает около 10 тыс. экспонатов.

Среди лучших полотен эпохи итальянского Возрождения следует отметить «Мадонну с Христом и Иоанном Крестителем» Моретто да Брешиа, «Портрет юноши в берете» неизвестного венецианского художника XVI в. Характерным примером искусства Северного Возрождения является композиция по библейскому сюжету неизвестного нидерландского мастера XVI в. «Моисей, высекающий воду из скалы».

Искусство XVII-XVIII вв. представлено в коллекции наиболее полно: «Оплакивание Христа» Ф. Тревизани, «Аллегория Юстиции и Умеренности» С. Конка представляют живопись Италии тех времен, «Портрет императора Леопольда I» Ф. де Нева – Фландрии, «Портрет дамы с девочкой» А. Ханнемана – Голландии. Дополняет многогранную характеристику художественной жизни Европы собрание живописи и скульптуры Франции. Среди экспонатов – «Женский портрет» Ж.-Б. Грёза, работы «малых романтиков»: «Всадник» О. Верне, «Морской пейзаж» Э. Изабе, скульптурные композиции А. Каррье-Беллеза «Аллегория «Осень», «Лето» и др.

Экспозицию русского искусства XVIII – нач. XX вв. украшают полотна С. Щедрина, И. Айвазовского, А. Саврасова, И. Шишкина, Л. Лагорио, А. Мещерского, B. Поленова, В. Маковского, Н. Ге, В. Верещагина, Н. Богданова-Бельского. Особое внимание зрителей привлекают произведения В. Тропинина («Портрет П.И. Сорокоумовского»), В. Перова («Странник»), М. Нестерова («Соловки») и др.

К произведениям европейского уровня искусствоведы относят полотна таких мастеров украинской пейзажной живописи XIX – начала XX в., как В. Орловский («Жаркий полдень в южной усадьбе»), К. Крыжицкий («Морозный день»), С. Светославский («Коровы»), В. Зарубин («Танец на Днепре») и портрета – Н. Бодаревский («Портрет И.Н. Терещенко»), Н. Кузнецов («Портрет М.А. Кефала»), Н. Пимоненко («Женский портрет»), А. Мурашко («Портрет Г.П. Шлейфера»). Значительное место в коллекции украинского искусства занимают произведения С. Васильковского, М. Беркоса, П. Левченко, Н. Онацкого.

Коллекция украинской вышивки, ткачества, керамики, резьбы по дереву, декоративной росписи наибольшая по объему среди произведений декоративного искусства в музейном собрании. Основу подборки украинского народного искусства заложили произведения всемирно известных мастеров П. Власенко, Д. Головко, О. Железняка, М. Примаченко, В. Свиды.

В Галерее искусств музея хранится более 2 тыс. произведений художников Луганщины. Среди них работы скульпторов, народных художников Украины Г. Слепцова, Е. Чумака, И. Чумака, заслуженных деятелей искусств Украины В. Мухина, Н. Щербакова, заслуженных художников Украины Н. Можаева, И. Овчаренко, В. Федченко; живописцев, заслуженных художников Украины В. Ахвледиани, И. Губского, С. Кондрашова, И. Панича, художников П. Бондаренко, М. Вольштейна, А. Фильберта, Г. Хаджинова; графические серии А. Дудника, В. Лихоносова, С. Хаджинова, Н. Шулики.

Приоритетным направлением научно-исследовательской и издательской деятельности музея были и остаются изучение и популяризация истории художественной культуры края.