Riche de plus 15.000 œuvres d’art, les collections du Musée regroupent des oeuvres d'écoles de peinture, sculpture, dessin et gravure de Mons, du Hainaut et plus largement de Belgique.

L’ensemble de ce patrimoine est conservé au sein de l’Artothèque ; la réserve de tous les musées de la Ville de Mons. Il s'agit principalement de productions des XIXe et XXe siècles.

 
On peut notamment citer l'école montoise Nervia (fondée par Anto Carte, Léon Eeckman et Louis Buisseret), le leg d'Armand Simon en 1987 (comprenant plus de 1.000 dessins) et la collection "Fruits d'une passion". Cette dernière, appartenant à la Communauté française et mise en dépôt permanent au musée, présente un aperçu global tout à fait exceptionnel de l'art international des années 60 à 90 et des nombreux mouvements esthétiques qui se sont développés durant cette période. S'y côtoient des abstraits lyriques (tels que Lanskoy, Mortier...), des partisants de la figuration libre et de la nouvelle figuration (comme Atila, Bertini, Chaissac, Octave, etc.), des nouveaux fauves (Bach, Castelli, etc.)...

A noter également le dépôt de la Collection Thomas Neirynck, riche de quelques 600 oeuvres, qui regroupe principalement des peintres belges de la seconde moitié du XXème siècle issus ou influencés par COBRA, mais aussi des figures historiques de ce mouvement et des artistes français.