Наибольшее количество экспонатов, из числа хранящихся в фондах картинной галереи, принадлежит XX веку. Бурное начало прошлого столетия представлено прежде всего такими грандиозными именами как Н. Гончарова, Р.Р. Фальк, А.В. Лентулов, И.И. Машков, А.В. Куприн, П.П. Кончаловский.
Такие полотна как «Мать» Н. Гончаровой, «Портрет Минчина» Фалька, «Портрет О. Гзовской», «Групповой портрет московских художников» А. Лентулова широко известны по многочисленным публикациям и выставкам в центральных музеях страны. К этому времени принадлежат и работы А.И. Вахрамеева, создавшего зарисовки российского быта революционной эпохи «Сцены и типы 1917-1921, исторические полотна и портреты И.С. Горюшкина — Сорокопудова, изумляющие тонкостью исполнения акварели Н.Ф. Петрова.
Среди произведений, открывающих советский период российского искусства, выделяются картины «Пионерка с глобусом», ныне называемая «Портрет дочери с глобусом» кисти К.С.Петрова — Водкина, «Девушка в футболке» А.Н. Самохвалова. Дух эпохи воплощает и полотно Г.Г. Ряжского «Делегатка».
В разделе советского искусства последующих десятилетий несомненный интерес вызывают картины «Ледовое побоище» В.А. Серова, «Трамвай идет на фронт» Ю.М. Непринцева, «У колодца», «Подруги» братьев Ткачевых, пейзажи У. Тансыкбаева. Наряду с полотнами П.П. Осссовского «Московский Кремль ночью», пейзажами В.Ф. Стожарова, Б.Ф. Домашникова, А.М. Грицая, портретом Т. Назаренко, жанровой картиной Л. Кирилловой и многих других крупных мастеров советской живописи. В галерее хранятся произведения таких прекрасных графиков как В. Фаворский, А. Остроумова — Лебедева, Н.В. Кузьмин, Кукрыниксы, Д. Шмаринов, Е. Кибрик, В. Горяев, О. Савостюк, замечательные акварели А. Фонвизина, О. Савостюка, А. Зверева и многих других. Достаточно серьезно представлена также и скульптора советского периода. Это произведения И.Д. Шадра, М.Г. Манизера, З.Г. Ивановой.
Украшением коллекции отечественной скульптуры ХХ века, безусловно, является творение С.Д. Эрьзи «Женская голова».
На рубеже XX-XXI веков собрание галереи пополнялось новыми произведениями, знакомство с которыми дает представление о сложных явлениях искусства этого времени. В этом ряду живопись, графика, инсталляции М. Рогинского, К. Звездочетова, И. Лубенникова, М. Рогинского, Н.Полискова.