Музейное собрание изобразительного искусства отличается своей представительностью и разносторонностью. В его составе произведения крупных отечественных и зарубежных мастеров соседствуют с интересными работами менее известных художников. В коллекции русского изобразительного искусства наибольшей полнотой и качеством экспонатов отличаются разделы живописи и графики ХVIII – XX вв. и иконописи XVIII – XIX вв., хотя ряд интересных и даже уникальных работ есть и в других частях собрания, таких, как, например, раздел скульптуры XIX – ХХ вв.
Основу коллекции заложили поступления начала 1920-х гг. из дворянских усадеб Рыбинского, Пошехонского и Мологского уездов, купеческих особняков Рыбинска. Вскоре они были значительно дополнены произведениями, переданными из Государственного музейного фонда. С середины 1950-х гг. формируется собрание современного искусства.
Неизвестный художник. Портрет купца Миклютина. Середина XIX в. Х., м.
Гау В.И. Портрет Любови Александровны Мусиной-Пушкиной (урожденная Кушелева-Безбородко)? 1852 г. Б., акв.
Значительна коллекция зарубежного искусства – самая крупная в регионе. Она включает целый ряд интересных произведений живописи, скульптуры, графики, особенной полнотой выделяется раздел западноевропейской гравюры XVI – XIX вв.