Il primo nucleo della collezione del museo risale al 1883, con un'acquisizione del Comune di Roma destinata alla Galleria Comunale d’Arte Moderna e Contemporanea di Roma.

La collezione del MACRO comprende circa 600 opere d'arte, ed è costituita principalmente da opere della seconda metà del XX secolo di artisti italiani come Carla Accardi, Antonio Sanfilippo, Achille Perilli, Piero Dorazio, Leoncillo and Ettore Colla (Gruppo Forma 1); Mario Ceroli e Pino Pascali (Arte Povera); Tano Festa, Mario Schifano, Titina Maselli e Mimmo Rotella (Scuola di Piazza del Popolo).

La raccolta comprende inoltre opere di artisti delle ultime generazioni come: Giovanni Albanese, Andrea Aquilanti, Gianni Asdrubali, Domenico Bianchi, Bruno Ceccobelli, Sarah Ciracì, Enzo Cucchi, Fabrice de Nola, Gianni Dessì, Daniele Galliano, Federico Guida, Felice Levini, Fabio Mauri, Luigi Ontani, Cristiano Pintaldi, Piero Pizzi Cannella, Gioacchino Pontrelli, Sissi, Marco Tirelli.