Казань издавна была одним из старейших культурных центров страны. Значительную роль в становлении и формировании научных и художественных традиций сыграл Казанский университет, открытый в 1804 году. В его стенах преподавали художники, получившие профессиональное образование в Санкт-Петербургской Академии художеств, в Арзамасской школе живописи А.В.Ступина и других учебных заведениях.
На основе материалов университетских экспедиций были созданы этнографический и археологический музеи, а также Музей древностей и изящных искусств. Возникшая позже в университете кафедра теории и истории искусства вырастила известных исследователей Н.П.Лихачева, Д.В. Айналова, В.К. Мальмберга, научная деятельность которых получила европейское признание.
В 1895 году по инициативе общественности и при поддержке Академии художеств открылась Казанская художественная школа, ставшая средоточием культурной и художественной жизни города. В стенах школы устраивались ежегодные выставки с участием Товарищества передвижных художественных выставок, Императорской Академии художеств, общества им. А.И.Куинджи, где экспонировались произведения известных художников России.
Закономерным результатом всех этих событий стало открытие первого в Казани общедоступного музея с художественным отделом.
История его восходит к 1895 году, когда коллекция картин, рисунков и гравюр, собранная казанским ученым-археологом и краеведом А.Ф. Лихачевым(1832-1890), была передана после его смерти в дар городу братом — вице-адмиралом российского флота И.Ф. Лихачевым.
Новый этап в комплектовании начался после революции 1917 года. В 1919 г. Казанский городской научно-промышленный музей был преобразован в Казанский губернский музей с выделением в нем художественного, историко-археологического и этнографического отделов. В собрание музея вошли произведения, переданные из национализированных усадеб и особняков, закрытых и разоренных церквей и монастырей, полученные из Государственного музейного фонда и хранилищ столичных музеев, поступившие из Казанского университета, подаренные частными владельцами и закупленные у коллекционеров.
Музей пополнился большой коллекцией картин, принадлежавших О.С.Александровой-Гейнс, богатой наследнице казанского чаеторговца. В ее собрании было более 50 работ художников отечественной реалистической школы второй половины XIX века: жанровые картины П.О.Ковалевского, К.А.Трутовского, В.Е.Маковского, пейзажи А.В.Гине, Л.Ф. Лагорио, И.И.Шишкина. Кроме того, портреты самой Ольги Сергеевны и ее супруга — генерал-губернатора Казани А.К. Гейнса, созданные И.Е. Репиным.
На рубеже 1910-1920-х годов музей приобрел у казанского художника, издателя и коллекционера А.Ф.Мантеля собрание графических и живописных работ экспонентов объединения «Мир искусства» А.Н.Бенуа, И.Я.Билибина, А.Ф.Гауша, Б.М.Кустодиева, Д.И.Митрохина и других.
В 1920 году музей отпраздновал своё двадцатипятилетие и получил статус Центрального музея Татарской республики. В честь юбилейной даты Государственный музейный фонд передал в Казань большое собрание работ художников конца XIX — начала XX веков.
Собрание художественного фонда музея бурно разрасталось. Такое увеличение коллекции позволило активизировать выставочную деятельность и потребовало энергичной исследовательской работы. Организаторами перестройки и обновления работы стали известные казанские музейные деятели — художник и искусствовед П.М. Дульский (1879-1956) и его коллеги П.Е. Корнилов (1896-1981),В.В. Егерев (1886-1956), П.А. Радимов (1887-1967). Их стараниями художественный отдел был превращен в картинную галерею музея.
Большой заслугой П.М. Дульского было формирование фонда произведений местных художников. На выставках и в мастерских им были приобретены произведения преподавателей и учеников Казанской художественной школы Н.И.Фешина, Н.Н Бенькова, Г.А. Медведева, В.К.Тимофеева, К.К. Чеботарева и многих других, положившие начало коллекции казанских художников. Именно благодаря его подвижнической деятельности музей издавал в трудные 1920-е годы каталоги почти каждой выставки и выпускал журнал «Казанский музейный вестник».
В начале 1940-х годов собрание художественной галереи вновь увеличилось. В него влилась коллекция работ из учебного музея Казанского художественного училища, состоящая из даров Академии художеств Казанской школе и произведений педагогов-организаторов и учеников. Значительную часть коллекции составили произведений графики П.А. Шиллинговского, А.П.Осторумовой-Лебедевой, П.В. Кузнецова, Д.Д.Штеренберга и других. По инициативе сотрудника П.Е. Корнилова при галерее был создан Кабинет гравюр.
Коллекция русской живописи была сформирована, в основном, в довоенные годы. В последующие десятилетия отдельные произведения русской школы поступали от Министерства культуры России и Татарстана.
В 1958 году картинная галерея Государственного музея ТАССР по приказу Министерства культуры России была преобразована в самостоятельный музей изобразительных искусств. Первым его директором стала Г.А. Могильникова(1928-2001).
В 1967 году музей переехал в великолепный особняк в центре города, в котором до революции 1917 года размещалась резиденция командующего Казанским военным округом.
Благодаря активной собирательской деятельности Г.А.Могильниковой и сотрудников в музее в 1960-е- 1970-е годы в казанском музее формируется самая значительная в России и мире коллекция произведений выдающегося мастера первой половины ХХ века Н.И.Фешина (1881-1955). Начиная с 1950-х годов, музей приступил к интенсивному комплектованию живописи, графики скульптуры современных художников Казани и республики. На этой базе была создана постоянная экспозиция декоративно-прикладного и профессионального искусства Татарстана. Сегодня коллекция национального искусства, самая значительная в собрании музея, наиболее полно отражает традиции и современное состояние изобразительного искусства республики. В 2005 году, в год празднования 1000-летия основания Казани, на основе этого собрания был открыт филиал ГМИИ РТ —Национальная художественная галерея в здании бывшего Юнкерского училища Казанского Кремля.
В настоящее время собрание Государственного музея изобразительных искусств Республики Татарстан насчитывает более двадцати пяти тысяч экспонатов.