Շոտլանդիայի ազգային պատկերասրահի հիմնադրումը կապված է 1819 թվականին Շոտլանդիայում ստեղծված Կերպարվեստի խրախուսման թագավորական ինստիտուտի հետ։ Հաստատությունը սկսեց ձեռք բերել կտավներ, և 1828 թվականին Մաունդում բացվեց Թագավորական ինստիտուտի շենքը։ 1826 թվականին մի խումբ արվեստագետներ հիմնադրեցին Շոտլանդիայի ակադեմիան՝ որպես Թագավորական ինստիտուտի շառավիղ։ 1838 թվականին այն դարձավ Շոտլանդիայի ազգային ակադեմիա (RSA): Ակադեմիայի հիմնական նպատակն էր ստեղծել ազգային հավաքածու, և 1835 թվականին Թագավորական ինստիտուտի շենքում վարձակալեց ցուցահանդեսային տարածք[1]։

1840-ական թվականներին պլանավորվել է Շոտլանդիայի ազգային ակադեմիան տեղավորել նոր շենքում[1]։ Ուիլյամ Հենրի Փլեյֆեյրն առաջարկ ստացավ նախագծելու շենքը, և 1850 թվականի օգոստոսի 30-ին Ալբերտ Սաքսեն Կոբուրգ Գոթացին դրեց թանգարանի անկյունաքարը[2]։ Ի սկզբանե շենքը մեջտեղից բաժանված էր. արևելյան հատվածում տեղավորված էր Շոտլանդիայի ազգային ակադեմիայի ցուցահանդեսների պատկերասրահը, արևմտյան հատվածում՝ Ազգային պատկերասրահի հավաքածուն[1][2]։ 1912 թվականին Շոտլանդիայի ազգային ակադեմիան տեղափոխվեց Թագավորական ինստիտուտի շենք։ Ներքին հարդարանքներն իրականացրել է Ուիլյամ Թոմաս Օլդրիվը[2]։ Վերաբացումից հետո պատկերասրահն ուշադրությունը կենտրոնացրեց շոտլանդական և եվրոպական մշտական հավաքածուների վրա։

1970 թվականին կառուցվեցին լրացուցիչ նկուղային պատկերասրահներ[2]։ 21-րդ դարի սկզբում Փլեյֆեյրի նախագիծը ենթարկվեց վերակառուցման, պատկերասրահի և ակադեմիայի շենքերի միջև կառուցվեց ստորգետնյա տարածք։ 32 միլիոն ֆունտ ստերլինգ արժեքով շինարարությունը տևեց 5 տարի[3]։ Նոր ստորգետնյա տարածքը 2004 թվականին բացվեց որպես Weston Link[4]: Ջոն Միլեր և գործընկերներ կազմակերպության նախագծած կապ-օղակն այժմ հայտնի է որպես Gardens Entrance, որը նոր մուտք է ապահովում Princes Street Gardens-ի համար, ունի դասախոսության թատրոն, կրթական տարածք, խանութ, ռեստորան և ինտերակտիվ պատկերասրահ[1]։