En su colección confluyen los fondos que inicialmente formaron el Museo Provincial de Bellas Artes de Castellón, la colección artística de la Excma. Diputación Provincial de Castellón y diversos depósitos históricos procedentes de Museos Estatales como el Museo Nacional del Prado y el Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía. La colección se completa con las grandes donaciones de los Hermanos Bou, Rafael Forns Romans, Hermanos Puig Roda-Alcácer, Juan Bautista Porcar y de Juan Bautista Adsuara; así como el importante legado de Francisco Esteve Gálvez y la incorporación a su exposición permanente de la cesión temporal de un conjunto de óleos procedentes del obrador de Zurbarán cedidos por el Real Convento de las Madres Capuchinas de Castellón.