Die Gemäldesammlung besteht aus rund 1.000 Werken aus verschiedenen Epochen, vom 16. bis ins 20. Jahrhundert und mit Sammlungsschwerpunkt in den letzten 150 Jahren. Mehr als 300 Künstlerinnen und Künstler sind mit Tafelbildern in der Sammlung vertreten. Zu den bedeutendsten Stücken der Sammlung zählen Bilder von Lucas Cranach d. Ä. (1472-1553) und Jan Baergert (Anfang 16. Jh.).
Niederländer des 17. Jahrhunderts wie Jan Miense Molenaer (1610-1668), oder Gillis Rombouts (1630-1678), Romantiker wie Caspar Scheuren (1810-1887) und Wilhelm Steuerwald (1815-1871) sowie namhafte Landschaftsmaler des 19. Jahrhunderts wie Friedrich Preller d. J. (1838-1901), Eugen Bracht (1842-1921) oder Richard Kaiser (1868-1941) gehören ebenso zur Sammlung wie zahlreiche Porträtdarstellungen und ein Querschnitt von Stadtansichten Magdeburgs aus mehreren Jahrhunderten.
Die Namen Hermann Bruse (1904-1953), Heinz Zander (geb. 1939), Otto Möhwald (1933-2016) und Wolfgang Mattheuer (1927-2004) sind nur einige von in der DDR arbeitenden Malern, deren Bilder gezielt gesammelt wurden. Bewahrt und aufgearbeitet sind Nachlässe mit zum Teil erheblichem Umfang von regional bedeutenden Künstlerinnen und Künstlern wie zum Beispiel Adolf Rettelbusch (1858-1943), Marianne Rusche (1878-1959) oder Bruno Beye (1895-1976).
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