Palazzo Pesaro era stato donato dalla famiglia Bevilacqua la Masa affinché divenisse il museo della Biennale di Venezia: infatti vi sono conservate numerose opere esposte alle biennali del primo Novecento. Tuttavia è ampia anche la collezione di opere acquisite tramite donazioni.

Nella collezione spiccano capolavori celebri.

Tra le tele e i disegni spiccano Giuditta II di Klimt; la Bagnante di Bonnard; il Rabbino di Chagall nonché opere di Kandinsky, Klee, Rouault, Matisse, Grosz, Moore, Morandi, De Chirico, Boccioni, Signorini, Sironi e altri.

Tra le sculture è vasta la collezione di opere di Wildt e di Martini. Fatte le scale che conducono all'accesso della Galleria, si è accolti da una delle copie de Il pensatore di Rodin.

Facendo visita alla Galleria internazionale d'arte moderna si ha accesso anche al Museo d'arte orientale di Venezia, sempre nella stessa struttura.