Коллекция акварели
Коллекция акварели включает в себя более 400 произведений, разнообразных по тематике. Это и работы, посвященные истории Ярославского края, запечатлевшие красоту и нелегкую судьбу уникальных памятников архитектуры. К наиболее ценным относятся акварели И. М. Белоногова и Г. П. Сабанеева с видами Ярославля середины XIX и начала XX веков, а также произведения Г. Ф. Базурина, А. И. Малыгина, С. П. Светлицкикого.
Также в фонде музея хранятся работы известного театрального художника А. М. Левитана.
Значительную часть коллекции формирует собрание изобразительных материалов к выдающемуся памятнику древнерусской литературы «Слово о полку Игореве». В его составе иллюстрации Б. И. Крылова, Ю. К. Люкшина, В. И. Полякова, эскизы костюмов Е. Б. Словцовой, эскизы декораций и костюмов Е. Г. Чемодурова и работы других художников.
Коллекция архитектурной графики
Коллекция «Архитектурная графика» насчитывает более 800 единиц хранения. В ее состав вошли планы, чертежи, проекты реставрации храмов Ярославского края И. А. Тихомирова, А. И. Малыгина, И. И. Князева, Н. В. Перцева, Н. Н. Мальгина, М. Курышева, А. И. Суслова и др.
Также в коллекции представлены проекты культовых сооружений и гражданских построек, принадлежащих, в частности, руке знаменитого губернского архитектора П. Я. Панькова. Кроме того, собрание включает в себя планы городов ярославской земли, макеты храмов.
Коллекция графики и рисунка
Коллекция «Графика и рисунок» насчитывает более четырёх тысяч единиц хранения. Данное собрание включает работы, выполненные в технике гравюры на металле, ксилографии, рисунка, литографии, автотипии и др. В коллекции преобладают произведения, рассказывающие об истории Ярославского края, его многочисленных архитектурных памятниках, замечательных людях ярославской земли. Жемчужиной собрания по праву считаются гравюры XVIII века А. И Ростовцева с видами Ярославля и Толгского монастыря.
Среди графических работ XIX столетия можно выделить портреты членов императорской фамилии, участников Отечественной войны 1812 г., глав Ярославской губернии, лубок, а также листы из альбома рисунков предметов Русского отдела Художественно-промышленного музея Императорского Общества Поощрения Художеств в Санкт — Петербурге.
Наиболее полно графическими материалами представлен XX век. В составе коллекции работы С. А. Глушкова, А. И. Калашникова, Н. В. Кузнецова А. И. Малыгина, Н. Н. Мальгина, О. П. Отрошко, Д. П. Реутова.
Отдельного внимания заслуживают произведения, запечатлевшие облик памятников ярославского храмового зодчества после белогвардейского восстания 1918 года в Ярославле.
Тема Великой Отечественной войны нашла отражение в работах ленинградских художников С. Б. Юдовина, А. С. Никольского, в дни блокады живших в Ярославской области, а также в знаменитых сатирических произведениях Д. И. Циновского.
Музей располагает ценнейшим собранием иллюстраций к «Слову о полку Игореве», в составе которого работы более 40 художников. В фонде музея хранятся произведения В. А. Фаворского, Д. С. Бисти, М. В. Воловича, В. И. Семенова, Г. Г. Поплавского, В. А. Носкова, Р. Л. Белоусова, В. И. Лопаты и других художников.
Кроме того, коллекция включает в себя собрание дореволюционных почтовых карточек и открыток советского периода.
В 2013 году от московского художника В. П. Пензина музей получил дар в виде 38 гравюр из Народной гравированной Библии Василия Кореня конца XVII века (реконструкция). Музей продолжает комплектовать работы современных мастеров
Коллекция живописи
Коллекция живописи включает более 450 предметов, половину из которых составляют портреты ХVIII — ХIХ веков. Эти портреты дают богатейший материал для изучения отечественной культуры. Забытые и малоизвестные, они свидетельствуют о высоком художественном уровне русской живописи, таланте мастеров. Коллекция портретов нашего собрания разнообразна. 80-е гг. ХVIII века представлены замечательной портретной галереей Ярославского художника Дмитрия Коренева.
Большую роль в открытии имен провинциальных художников сыграл С. В. Ямщиков. Искусствовед и реставратор, а более всего пропагандист искусства русской провинции оказал огромную помощь музеям ярославской области. С командой реставраторов во главе с С. С. Голушкиным были исследованы и отреставрированы портреты Д. Коренева и других художников. Целая серия выставок ярославских портретов была проведена С. В. Ямщиковым. Первые выставки состоялсь в 1980-1981 гг. в Ярославле, Москве и Ленинграде. Затем в начале XXI в. экспонирование ярославских портретов продолжилось в Ярославле, Костроме, Санкт-Петербурге и Москве на выставке «Искусство Ярославской и Костромской земель XIV- XX веков. Поиски, находки, открытия. 1963 — 2003» На этих выставках были представлены портреты Д. Коренева. Как в небольших, так и в двух парадных портретах Д. Коренева чувствуется не только влияние столичного искусства, но и стремление к традициям местной школы живописи.
Живопись ХIХ в. представлена в основном также портретным жанром. Она исполнена провинциальными живописцами, имена которых там неизвестны. Исключение составляет угличский художник Иван Тарханов, который на своих работах подписывался как «живописец и коллежский регистратор». При знакомстве с их произведениями мы можем получить представление о некоторых сторонах быта людей того времени, об их идеалах и пристрастиях.
Особое место в коллекции занимают купеческий портрет и групповой «Портрет купеческой семьи», исполненный неизвестным художником. Подобные портреты были распространены. Этот портрет несколько необычен, он напоминает семейную фотографию, его герои специально позируют художнику.
Живопись ХХ века представлена портретами ярославских выдающихся земляков: Л. В. Собинова, И. А. Тихомирова, Н. В. Кузнецова, В. В. Терешковой. Также в музее собираются работы известных ярославских художников: Ю. Семенюка, В. Ульянова, А. Соколовой.