Екатеринбургкий музей изобразительных искусств был образован в 1936 году из художественного отдела Свердловского краеведческого музея. Основу его художественных собраний составила коллекция музея Уральского общества любителей естествознания (УОЛЕ). В 1887 г. УОЛЕ организовало в Екатеринбурге Урало-Сибирскую научно-промышленную выставку. В ее рамках проходила большая передвижная выставка Императорской академии художеств, организованная при содействии уроженца Урала профессора академии В.П.Верещагина.
      После окончания выставки академия оставила городу ряд произведений известных русских художников, явившихся основой музейной коллекции русского искусства. Центральное место в ней сегодня занимает историческое полотно выпускника академии Станислава Растворовского "Послы Ермака бьют челом царю Ивану Грозному, принося покоренное царство Сибирское", удостоенное золотой медали Академии в 1884 году, а также произведения известных русских мастеров - И.Шишкина, В.Сурикова, И.Репина, И.Крамского. В 1901 году при музее УОЛЕ был образован художественный отдел, фонды которого регулярно пополнялись передачами из академии художеств, приобретениями и частными пожертвованиями.
      В 1912 году при содействии Екатеринбургского Общества любителей изящных искусств в городе была проведена большая выставка московских, петербургских и уральских художников. В ней приняли участие А.Аладжалов, А.Архипов, А.Васнецов, С.Малютин, К.Коровин, Л. Пастернак, А.Бенуа и другие известные мастера. Сегодня в фондах музея хранится значительное число представленных в свое время на выставке работ.
      Активное пополнение городского художественного собрания происходило в 1919 – 1920 гг. 8 мая 1920 года в здании екатеринбургской художественно-промышленной школы была открыта подготовленная Наркомпросом и привезенная из Москвы выставка "Все направления в живописи", включавшая произведения выдающихся художников русского авангарда - В. Кандинского, К.Малевича, А.Родченко, М.Ларионова, Н.Гончаровой и многих других известных мастеров. Сегодня это одна из наиболее значимых коллекций музейного собрания, заслужившая мировую известность многократным участием в международных выставках.
      Организация в 1936г. Свердловской картинной галереи позволила осуществить высказанную еще на рубеже веков идею создания в городе художественного музея. В первые годы существования молодой картинной галереи ее деятельность была направлена на пополнение коллекции и проведение выставок. В 1935г. в галерее состоялась этапная выставка «Урало-Кузбасс в живописи», в 1944 – межобластная художественная выставка «Урал – кузница оружия», на которой были представлены работы художников Москвы, Челябинска, Перми, Свердловска и других городов.
      В годы войны Свердловская картинная галерея стала филиалом Государственного Эрмитажа, который возглавил крупный исследователь западноевропейского искусства В.Ф.Левингсон-Лессинг. Сотрудниками Эрмитажа в эти годы кроме их основной деятельности по сохранению эрмитажных ценностей проводилась работа по реставрации и атрибуции екатеринбургского собрания. В 1947 году из фондов Государственного Эрмитажа в Свердловск было передано около 100 произведений живописи, скульптуры, декоративно-прикладного искусства.
      Крупные поступления в музейное собрание происходили и в послевоенное время. В 1960-х годах музей приобрел коллекцию западноевропейской графики, происходящую из коллекции князя Путятина. Активное формирование раздела современного искусства произведениями мастеров Москвы и Петербурга происходило в 1980-начале 1990-х годов. На современном этапе коллекция музея пополняется в основном за счет дарений работ современных уральских художников.