В музее размещено крупнейшее на Украине собрание произведений зарубежного искусства. В основу коллекции положено частное собрание четы Ханенко, которые начали собирать произведения живописи еще в 70-х годах позапрошлого столетия. Сейчас в коллекциях музея — живопись (в том числе произведения Веласкеса, Босха, Брейгелей, Рубенса и Рембрандта), графика, скульптура и прикладное искусство (собрание средневековой Иранской керамики).