Музей був заснований нап. ХІХ ст. як перший загальнодоступний музей Києва. Будівля музею споруджена за проектом московського архітектора Петра Бойцова у неокласичному стилі. Доопрацьовував проект та керував роботами  зодчий В. Городецький.  Перша виставка з нагоди ХІ Всеросійського археологічного з’їзду відкрилася у недобудованому приміщенні Київського міського музею старожитностей і мистецтв у серпні 1899 року. Офіційне відкриття та освячення закладу, який здобув назву Київський художньо-промисловий та науковий музей імені государя імператора Миколи Олександровича, відбулося 30 грудня 1904 року.

1919 року після націоналізації музей став називатися 1-м Державним, з 1924 — Всеукраїнським історичним імені Тараса Шевченка, з 1936 — Державним українським, з 1939 — Державним музеєм українського мистецтва. 

Остання назва — Національний художній музей України — з’явилася 1994 року за часів незалежності української держави, що засвідчило найвищий статус музею як провідної колекції вітчизняного мистецтва, яка і нині залишається духовною скарбницею нашої країни, її гордістю та багатством.