馆藏丰富的国家美术馆（National Gallery）在1824年时仅有38幅画作，从这些由乔治四世说服政府购买林布兰、拉 尔等人的38个作品，陆续拓展为现在以绘画收藏为主的国家级美术馆，已有2,300幅馆藏，1997年时与泰特美术馆交换60幅作品，使得国家艺廊的画藏集中在1260至1900年间的作品，泰特美术馆则偏向1900年后的绘画。 国家美术馆分为四个侧翼，所有作品按照年代顺序展出，1991年增建的Sainsbury Wing收藏1260至1510年早期文艺复兴艺术，最着名之一为达芬奇「The Virgin and Child with Saint Anne and Saint John the Baptist」炭笔素描。西翼（West Wing）是1510至1600年代文艺复兴全盛时期，意大利和日耳曼绘画，许多巨幅绘画都在此绝妙呈现。
1600至1700年绘画收藏于北翼（North Wing）中，有荷兰、意大利、法国和西班牙的绘画，其中有两间林布兰专属展室，以及Diego Velazquez的维纳斯油画「The Toilet of Venus」。东翼（East Wing）的1700至1900年代绘画，包含了18、19及20世纪初的威尼斯、法国和英国绘画，风景画是一大特色，也有浪漫派和印象派等许多佳作。 国家美术馆入内参观不需付费，采自由捐献方式，欲进一步了解主要作品的背景解说，可以向服务台领取携带式导览设备，不须付费。Sainsbury侧翼的外观曾被查理斯王子大力抨击，其中的Micro Gallery提供电脑查询服务，堪称国家美术馆最完整的电子艺术百科全书。
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