Die Sammlung des Kunstmuseum Stuttgart reicht vom ausgehenden 18. Jahrhundert bis in die Gegenwart. Ihre Stärke besteht in konzentrierten Werkgruppen, die individuelle künstlerische Haltungen verdeutlichen und zugleich exemplarisch für ihre jeweilige Zeit stehen.

Eine regionale Orientierung macht sich für das 18. und 19. Jahrhundert bemerkbar: Wenige, aber qualitätvolle Gemälde von Malern wie Philipp Friedrich Hetsch und Johann Baptist Seele stehen für den südwestdeutschen Klassizismus. Der schwäbische Impressionismus ist vor allem durch Werkkomplexe von Otto Reiniger, Christian Landenberger und Hermann Pleuer vertreten.

Mit zahlreichen Gemälden und Arbeiten auf Papier eröffnet Adolf Hölzel – 1905 als Lehrer an die Stuttgarter Akademie berufen – in der Sammlung das 20. Jahrhundert. Zu seinen Schülern, die übernationales Ansehen gewannen, gehörten die ebenfalls gut vertretenen Maler Johannes Itten, Oskar Schlemmer und Willi Baumeister. Das Archiv Baumeister, der umfangreiche Nachlass mit Kunstwerken und Dokumenten, bildet einen Schwerpunkt der Sammlung und steht in eigenen Räumlichkeiten der Forschung offen. Mit der Sammlung Rudolf und Bertha Frank kann das Museum zudem Werke des Expressionismus von namhaften Künstlern wie Wilhelm Lehmbruck oder Emil Nolde zeigen.

Mit rund 250 Werken besitzt das Kunstmuseum Stuttgart eine bedeutende Sammlung zu Otto Dix. Dem figurativen Maler Dix gegenüber und an der Seite Willi Baumeisters im Engagement für eine abstrakte deutsche Kunst nach dem Zweiten Weltkrieg steht Fritz Winter. Über die Konrad Knöpfel-Stiftung Fritz Winter gelangten 1993 über 500 Werke in die Stuttgarter Sammlung. Der Komplex umspannt das gesamte Œuvre und reicht von den frühen Zeichnungen des Bauhaus-Schülers bis zum Spätwerk der 1970er-Jahre.

Das Spektrum abstrakter Malerei in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zeigt das Kunstmuseum in bedeutenden Einzelwerken und Werkgruppen, u. a. von Emil Schumacher, Peter Brüning,
K. R. H. Sonderborg, Walter Stöhrer und Georg Karl Pfahler. Der gestisch-informellen Malerei steht die Sammlung Teufel gegenüber mit Werken der Konkreten Kunst von Max Bill, Camille Graeser, Richard Paul Lohse, Aurélie Nemours, Manfred Mohr, Bridget Riley und anderen.

Auch wichtige Tendenzen der neueren figurativen Malerei spiegeln sich wider: Die Sammlung umfasst repräsentative Gemälde von Horst Antes, Dieter Krieg, Lambert Maria Wintersberger, Artur Stoll und Markus Lüpertz. Besonders ausführlich widmet sich das Kunstmuseum dem Schaffen von Dieter Roth, Joseph Kosuth und Wolfgang Laib. Wohl nirgends sonst sind diese unterschiedlichen Positionen so intensiv zu erleben: die experimentelle Offenheit der Materialcollagen, Schimmelbilder und Lebensmittel-Skulpturen von Dieter Roth; die konzeptuelle Strenge der Schriftbilder und Neon- Installationen von Joseph Kosuth; und schließlich die konzentrierte Spiritualität der Wachs- und Reis- Arbeiten von Wolfgang Laib.

Neben diesen Klassikern der zeitgenössischen Kunst, deren Werkkomplexe in der Sammlung beständig erweitert werden, spannt eine jüngere Künstlergeneration den Bogen in die unmittelbare Gegenwart. Zu den jüngsten Erwerbungen zählen Werke von Martin Creed, Rebecca Horn, Björn Melhus, Karin Sander, Amie Siegel, Nevin Aladag, Katinka Bock, Annette Kelm und Erik Sturm.