В настоящее время Омский областной музей изобразительных искусств имени М.А. Врубеля обладает одним из крупнейших художественных собраний в Сибири. Общее количество единиц хранения составляет около 25 тыс.

У истоков формирования коллекции стоял первый директор музея - Ф.В. Мелехин (1882-?). Благодаря его энергичной деятельности в 1924-1928 гг. осуществляются первые поступления из Государственного музейного фонда (б. Румянцевского музея, Зимнего и Мраморного дворцов, музея Академии художеств, Русского музея, из собраний Боткиных, Голицыных, Рябушинских, Шуваловых, Юсуповых и др.). В 1932 г. значительное число экспонатов было передано из Третьяковской галереи, музея Художественно-промышленного техникума имени М.А. Врубеля (Омск). Следующее крупное пополнение собрания произошло в 1980-х гг., когда ленинградский коллекционер Е.М. Лавренко передал в дар музею свыше 3 тыс. произведений графики и редких изданий. В 2004 г. на средства, выделенные Правительством Омской области, приобретено около 70 работ омских художников, московскими мастерами и их семьями переданы в дар свыше 1 тыс. произведений, по приказу Федерального агентства по культуре и кинематографии состоялась передача порядка 180 экспонатов.

Коллекция произведений зарубежного искусства включает полотна мастеров Италии, Испании, Голландии, Фландрии, Франции, Германии, Австрии, Англии XVI-XIX вв. (Я. ван Гойен, И. Ван Отсаде, А. Схелфхаут, Я. Веникс, Д. Тенирс - мл., С. Вуэ, Ж.Б. Грез, А. Фантен-Латур, И.Б. Лампи-ст. и др.). Авторами ряда графических листов выступают Рембрандт, Дж.-Б. Пиранези, П. Пикассо, Б. Хирасава.

Коллекция иконописи XVII - н. XX в. представлена иконами, выполненными в европейской части России (в том числе из Оружейной палаты Московского Кремля), на Урале и в Сибири. Произведения н. XXI в. выполнены омским иконописцем Г. Адаевым.

Русское искусство XVIII - н. XX в. характеризуется работами И. Айвазовского, А. Боголюбова, А. Бенуа, В. Борисова-Мусатова, Ф. Васильева, А. Венецианова, В. Верещагина, М. Воробьева, М. Врубеля, К. Коровина, И. Крамского, И. Левитана, М. Нестерова, В. Поленова, И. Репина, В. Серова, В. Сурикова, И. Шишкина. Весомым представляется собрание произведений мастеров русского авангарда - Н. Гончарова, П. Кончаловский, П. Кузнецов, М. Ларионов, А. Лентулов, И. Машков, Р. Фальк, А. Явленский. Заслуживает внимание коллекция театральной графики к.XIX - н. XX вв., вобравшая в себя эскизы костюмов и декораций И. Билибина, А. Головина, М. Добужинского, Б. Кустодиева, А. Экстер и др. Коллекция скульптуры, куда входят произведения М. Антакольского, П. Клодта, А. Опекушина, дополнилась отливом с работы М. Врубеля «Роберт и монахини».

Значительный раздел собрания музея составляют произведения отечественных мастеров советского и современного периода, среди которых П. Кончаловский, Е. Моисеенко, Б. Неменский, В. Попков, а также омские авторы - Н. Брюханов, А. Либеров, Н. Мамонтов, В. Погодин, Н. Третьяков, В. Уфимцев, Г. Штабнов и др. Архивы ряда художников города включены в фонд документов музея.

Большой интерес вызывает и собрание декоративно-прикладного искусства, уникальность которого во многом обусловлена наличием золотых предметов скифо-сарматского периода, а также произведений Фаберже, коллекция керамики и стекла, включающей изделия Императорских фарфорового и стекольного заводов, известных фабрик и товариществ, заводов Дятькова, Гусь-Хрустального и т.д., коллекция народного искусства, демонстрирующая лучшие образцы творчества народов Европейской России, Сибири, Средней Азии, Кавказа.

Коллекция редкой книги представлена богослужебными книгами XVIII-XIX вв., а также книги гражданской печати XVIII-XXI вв., включающие литературу по теории и истории мирового искусства, архитектуры, музееведения, реставрации, истории, философии, эстетике, археологии, книговедению, справочную литературу.