En la seua col·lecció conflueixen els fons que inicialment van formar el Museu Provincial de Belles Arts de Castelló, la col·lecció artística de l'Excma. Diputació Provincial de Castelló i diversos depòsits històrics procedents de Museus Estatals com el Museu Nacional del Prado i el Museu Nacional Centre d'Art Reina Sofia. La col·lecció es completa amb les grans donacions dels Germans Bou, Rafael Forns Romans, Germans Puig Roda-Alcàsser, Juan Bautista Porcar i de Juan Bautista Adsuara; així com l'important llegat de Francisco Esteve Gálvez i la incorporació a la seua exposició permanent de la cessió temporal d'un conjunt d'olis procedents de l'obrador de Zurbarán cedits pel Real Convent de les Mares Caputxines de Castelló.