Первые произведения западноевропейской живописи поступили в музей в начале ХХ века. Это были несколько картин неизвестных мастеров фламандской и французской школы, подаренные частными владельцами.
С 1919 по 1924 годы в музей были переданы национализированные собрания дворянских семей, чьи имения находились на территории Нижегородской губернии. Картины из собрания Шереметевых, Орловых-Давыдовых, Пашковых через государственный музейный фонд поступали в коллекцию музея.
В 1930-1940-х годах коллекция пополнилась картинами из собраний ГМИИ имени А. С. Пушкина, Государственного Эрмитажа, Ленинградской государственной закупочной комиссии, других центральных учреждений.
Сегодня коллекция западноевропейской живописи насчитывает около 200 произведений, созданных представителями крупнейших художественных школ XV – начала XX веков: итальянской, французской, немецкой, голландской и фламандской. Среди них такие шедевры мирового уровня, как «Лукреция» Лукаса Кранаха Старшего, «Юноша с лютней» Джузеппе Мария Креспи, «Площадь Навона в Риме» Бернардо Белотто, «Христос и самаритянка» Якоба Йорданса, «Овчарня» Давида Тенирса Младшего и др.