Inaugurata nel 1863, si trova in via Magenta 3. Ospita le collezioni permanenti dell'Ottocento e del Novecento. Dopo svariati spostamenti, le raccolte d’arte vengono conservate qui dal 1895 e dopo varie ristrutturazioni l’edificio viene riaperto al pubblico nel 1993 completamente rinnovato. Dal 2003 fa parte della Fondazione Torino Musei.
Il secondo piano dell’edificio ospita la sezione dell’Ottocento, mentre al primo piano si trovano le opere d’arte del Novecento. Il pubblico può accedere ai servizi della biblioteca, alla videoteca, alla caffetteria, e al bookshop.
La collezione permanente è strutturata secondo quattro percorsi tematici grazie ad un’accorta gestione del patrimonio artistico, al suo innovativo archivio espositivo e allo studio delle raccolte storiche. Dell’Ottocento sono esposti numerosi artisti di rilevo come Fontanesi, Fattori, Pellizza da Volpedo e Medardo Rosso, tra quelli del Novecento invece Morandi, Casorati, Martini e De Pisis, Marx Ernst a Paul Klee e Picabia, e una raccolta di Arte Povera, tra cui lavori di Paolini, Boetti, Anselmo, Zorio, Penone e Pistoletto. Il museo è comunque sempre attento alla produzione artistica contemporanea a cui sono dedicate numerose esposizioni temporanee.