1934年、ムンジュイックの丘の上にある国立宮殿（パラウ・ナシウナル、1929年のバルセロナ博覧会の政府館）内に旧カタルーニャ美術館（Museu d'Art de Catalunya）が設立された。1936年にはスペイン内戦の混乱を避けるため、コレクションは一時疎開、フランスのパリなどに送られた。第2次世界大戦後にカタルーニャ美術館が再オープンし、シウタデラ・アルセナルに旧近代美術館（Museu d'Art Modern）が開館した。

1990年、それまでのカタルーニャ美術館のロマネスク美術・ゴシック美術・バロック美術のコレクションと旧近代美術館の19世紀および20世紀美術のコレクション、このほか素描・版画・コイン・メダルのコレクションなどを統合し、美術史図書館も含めた、スペイン国立の美術館とすることが決定した。同時に、オルセー美術館改修などで知られる建築家ガエ・アウレンティらの設計による大規模改修工事も開始された。1992年にはバルセロナオリンピックに合わせて大ドーム部分がオープンした。1996年には写真のコレクションも追加された。改修はその後も続けられ、2004年に美術館の建物の修復および全てのコレクションの移転が終了、12月16日に再オープンし、式典にはスペイン国王夫妻が出席した。