En 1823, el Congreso de la República expidió la Ley de Creación del Museo de Historia Natural y Escuela de Minería, que en sus inicios contó con dos colecciones que agrupaban las más diversas piezas de zoología, mineralogía y botánica, y objetos de historia, arte y ciencia.

179 años después de creado, las colecciones del Museo Nacional ascienden a más de 20.000 piezas, símbolos de la historia y el patrimonio cultural nacionales: objetos de arqueología y de la etnografía indígena y afrocolombiana, testimonios de diferentes períodos de la historia nacional y obras artísticas que van desde la Colonia hasta el arte contemporáneo.

Entre 1989 y 1990, el Museo formuló de manera sistemática, con la colaboración de expertos e historiadores, la museografía unificada en torno a un recorrido de la historia de la cultura nacional, con el objeto de recuperar el triple carácter original del Museo: ciencia, historia y arte. Hoy en día, el Museo Nacional posee tres colecciones que registran el pasado, presente y futuro del país.

La Colección de Arqueología está constituida por cerca de 10.000 piezas que se empezaron a coleccionar como curiosidades en el siglo XVIII, como antigüedades en el siglo XIX y como resultado de una investigación sistemática a partir de las primeras décadas del siglo XX. Esta colección, además de ser testimonio de la conformación de las sociedades prehispánicas, es testimonio de la conformación de la antropología como disciplina en Colombia.

La Colección de Historia se inició con la herencia que le legó la Real Expedición Botánica del Nuevo Reino de Granada, que incluyó retratos de valor artístico y documental e instrumentos de interés científico; posteriormente, en los años de la Independencia, se sumaron trofeos de batallas, retratos de prohombres, armas, uniformes y objetos relacionados con los próceres. Esta colección se ha ido incrementando con las sucesivas donaciones y con el programa de adquisiciones que desde 1989 se orienta a completar diversos períodos carentes de testimonio dentro de la colección. Actualmente, las 35.000 piezas de incalculable valor patrimonial se clasifican dentro de las áreas de documentos históricos, elementos científicos, objetos testimoniales, numismática y la sección de historia del edificio.

En 1880, entre los objetos que poseía el Museo Nacional, se registraban 77 pinturas de caballete, que incluían obras de Vásquez y Ceballos y de otros pintores de la Colonia. En 1948, las colecciones del Museo de la Escuela de Bellas Artes regresaron enriquecidas al Museo Nacional, pues las discusiones entre localistas y extranjerizantes, academicistas y modernos, indigenistas y esteticistas, habían propiciado la adquisición de obras de todas las tendencias. A partir de este año, el Museo propició la compra y donación de importantes colecciones y obras de artistas nacionales y extranjeros.

Actualmente, la colección de arte asciende a más de 3.000 piezas que se encuentran clasificadas y catalogadas para efectos de investigación, dentro de las áreas de pintura de caballete, escultura, artes gráficas, artes decorativas y arquitectura.