1906. december 6-án nyitotta meg kapuit a Szépművészeti Múzeum, a Hősök tere így vált teljessé a már elkészült Műcsarnokkal és a Millenniumi emlékművel.
A legnagyobb magyar művészeti gyűjtemény a Nemzeti Múzeum Képtára és az Országos Képtár összevonásával jött létre.
Az anyag Pyrker János egri érsek gyűjteményéből, az állam által megvett Esterházy-képtárból, az 1872-ben Ipolyi Arnold püspök magángyűjteményéből kapott képekből és a bécsi császári gyűjtemény 1772-ben Pozsonyba, majd Budára került és Kossuth által 1848-ban köztulajdonba vett festményeiből állt. A gyűjtemények összevonását az Országos Képtár igazgatója, Pulszky Károly javasolta.
A gyűjtemények egyesítését végül a millennium idején „a honalapítás ezredik évfordulójának megörökítésére alkotandó művekről” szóló 1896. évi VIII. tc. írta elő. A jogszabály a múzeum létesítésére 3,2 millió forintot irányzott elő, a költségek végül 4,2 millió forintra rúgtak.
A 12 ezer négyzetméteres telket, ahol korábban a Feszty-körkép bemutatására épült Rotunda pavilon állt, a főváros ingyen adta át. Az épületre 1898-ban kiírt pályázatot ugyan Petz Samu nyerte, a munkálatok két évvel később mégis a második helyezett Schickedanz Albert és Herzog Fülöp Ferenc tervei alapján kezdődtek, mert ők a főbejáratot a Hősök terére helyezték.
Az eklektikus stílusú épületegyüttest 1900 és 1906 között emelték, először a neoreneszánsz képtárszárny, utána a neoklasszicista előépület készült el, a munkálatokat a történész Kammerer Ernő irányította, aki 1906 és 1914 között az intézmény első igazgatója is volt.
A múzeumot 1906. december 1-jén adták át (mert I. Ferenc József éppen akkor ért rá), és december 6-án nyitották meg a közönség előtt.
A Szépművészeti Múzeummal lett teljes a Hősök tere, ahová Schickedanzék tervezték a Műcsarnokot és a Millenniumi emlékművet is.
A múzeumot a maga idejében Európa legkorszerűbb képtárának mondták. Az első nagyobb állománybővítés Paul Arndt müncheni régész 135 márvány- és 650 terrakotta szobrának megvásárlása volt 1908-ban és 1913-ban.
A múzeumot 1912-ben Pálffy János gróf hagyatéka, Nemes Marcell ajándékai, majd a letétbe helyezett Hatvany- és Herzog-kollekciók gazdagították, a grafikák zöme – Leonardo, Dürer, Rembrandt, Rubens és Goya művei – az Esterházy-gyűjteményből származnak, jelentős a francia impresszionista gyűjtemény is.
Petrovics Elek 1914–35 közti igazgatása alatt a múzeumot az állomány számottevő gyarapodása miatt többször átépítették. A II. világháborúban az épület megsérült, a gyűjtemény egy részét szakszerű csomagolás nélkül Németországba vitték, e műkincsek jórészt visszakerültek, de a sérült művek restaurálása évekig tartott.
A háború utáni első kiállítást 1946-ban szervezték. Az ötvenes években a Ráth György-gyűjteménnyel és a Zichy-képtárral bővült a múzeum.
A gyűjtemény 1957-re már kinőtte az épületet, ezért a Fővárosi Képtár és a Szépművészeti Múzeum magyar anyagából létrehozták a Magyar Nemzeti Galériát, a Szépművészeti Múzeumban a külföldi alkotások mellett a régi magyar osztály anyaga maradt. A modern külföldi anyag főként adományokból bővült, és az egyiptomi anyag is jelentősen gyarapodott. A múzeum osztályai: az egyiptomi, az antik gyűjtemény, a régi képtár, a régi szoborgyűjtemény, a grafikai és a modern gyűjtemény.
A múzeumban számos nagy sikerű, tömegeket vonzó kiállítást láthatott az érdeklődő közönség. Akkor is a figyelem középpontjába került a múzeum, amikor az évtizedeken át folyó rekonstrukció alatt, 1983-ban hét képet, köztük két Raffaellót elraboltak, és a műtárgyak nemzetközi nyomozás során kerültek meg.
2011-ben a kormány az Ötvenhatosok terén felépítendő múzeumi negyed létrehozásáról döntött, október 1-jével a Szépművészeti Múzeum igazgatóját, Baán Lászlót nevezték ki az új nemzeti közgyűjteményi épületegyüttes koncepciójáért felelős kormánybiztossá.
A koncepcióhoz kapcsolódóan 2011. október 20-án kormányhatározat rendelkezett a Szépművészeti Múzeum és a Magyar Nemzeti Galéria – az MNG beolvadása révén megvalósuló – egyesítéséről, amelyre 2012. szeptember 1-jén került sor.
A Szépművészeti Múzeumot 2015. február 15-én – a Rembrandt és a holland arany évszázad festészete című, több mint 200 ezer látogatót vonzó kiállítás után – bezárták, és megkezdődött rekonstrukciója, amelynek során többek között megújult a II. világháborús sérülések miatt a közönség elől évtizedig elzárt Román csarnok, új kiállító- és közönségforgalmi tereket, valamint korszerű raktárhelyiségeket is kialakítottak. Az intézmény 2018-ban nyitott újra, történetében ez volt az eddigi legjelentősebb rekonstrukció.
A felújítás mellett a gyűjtemény eredeti koncepciójához visszatérve a múzeum állandó kiállításait is újrarendezték. Több évtizedes távollét után a magyar művészeti anyag hazatér a Szépművészeti Múzeumba, amely ezt követően az egyiptomi és a görög-római mellett a 18. század végéig együtt mutatja be az egyetemes és a magyar művészet történetét.
