Das Museum bewahrt etwa 70.000 Objekte des 4. bis 21. Jahrhunderts, darunter bedeutende Konvolute mit Werken Schmidt-Rottluffs, Feiningers und Mattheuers.
Schwerpunkt des Museums am Chemnitzer Theaterplatz sind unter anderem die Werke Karl Schmidt-Rottluffs in der zweitgrößten Sammlung mit Kunst des Brücke-Mitbegründers. Das Museum Gunzenhauser umfasst die Sammlung Dr. Alfred Gunzenhausers, welcher der Stadt 2.459 Werke von 270 Künstlern stiftete.
Insgesamt beherbergt das Museum einen Schatz von 70.000 Exponaten aus den Bereichen Malerei und Plastik, Graphik sowie Textil und Kunstgewerbe, darunter mehr als 200 Plastiken französischer Bildhauer wie Rodin, Maillol und Degas und deutscher Künstler wie Barlach, Lehmbruck, Glöckner, Mack oder Uecker. Im Graphik-Kabinett sind rund 25.000 Arbeiten auf Papier von Albrecht Dürer bis A. R. Penck, Markus Lüpertz und Jörg Immendorf sowie über 1.200 Lithografien von Honoré Daumier ausgestellt.
