La conversió del Centro de Arte Reina Sofía a Museo Nacional el 1988 es va suportar sobre el projecte de formació d'una col·lecció que unifiqués els fons estatals d'art modern i contemporani dispersos fins a aquest moment. Així, el 1992 es va presentar per primera vegada, amb vocació de permanència i creixement, la col·lecció del nou Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía.
El primer germen va ser la incorporació dels fons del Museo Español de Arte Contemporáneo, creat el 1894 i desaparegut el 1988. Aquest disposava d'obres premiades a les Exposicions Nacionals de Belles Arts i al concurs de l'Acadèmia d'Espanya a Roma, així com amb peces representatives de les avantguardes, provinents de donacions i dacions en concepte de pagament d'impostos com les fetes, respectivament, pels hereus de Julio González (1973) i de Joan Miró (1985). A aquesta primera aportació es van unir els fons d'art del segle XX del Museo Nacional del Prado, que disposava d'una destacable col·lecció de pintura cubista cedida per l'historiador Douglas Cooper. A posteriors donacions (com ara les formades per obres de Le Corbusier el 1988 o Lucio Fontana el 1991) es va unir el 1992 el llegat Dalí, atorgat per testament, que va completar un capítol fonamental en la representació de les avantguardes; aquest mateix any, el trasllat del Guernica de Pablo Picasso va donar a la col·lecció la pedra angular sobre la qual bascularia d'ara endavant el discurs museològic.
A més de això, la col·lecció va créixer des de l'origen gràcies al desenvolupament d'una ferma política d'adquisicions, iniciada el 1987 i dirigida tant a l'art espanyol com a diversos contextos internacionals. De manera destacada, l'anomenada Operació Picasso va suposar l'ingrés, durant la dècada dels noranta, d'un grup d'obres comprades als hereus de l'artista que van completar el panorama històric i estètic entorn del Guernica. El 1995 es va establir l'any de naixement de Picasso (1881) com a punt de partida cronològic de la col·lecció, mentre les successives adquisicions van internacionalitzar i van ampliar el radi d'acció, que han donat suport a un discurs que avui abasta des de l'origen de la modernitat fins a la creació contemporània, alimentat per ulteriors donacions i dacions, com ara les que van permetre l'ingrés de conjunts d'obres de, entre d'altres, Jacques Lipchitz (1997), Robert Capa (1999), Antonio Saura (2001), Gustavo Torner (2004), Brassaï (2009), Roberto Matta (2011) o Val del Omar (2012).
En l'actualitat, la col·lecció s'ha expandit encara més pel que fa a formats (el cinema i el vídeo són camps centrals de desenvolupament), àmbits històrics i marcs geogràfics, (Amèrica Llatina s'ha convertit en una línia fonamental de treball), la qual cosa permet generar, des del present, relats plurals sobre la modernitat, els precedents i les rèpliques. A més, el Museo continua augmentant els fons de la col·lecció mitjançant la seva política d'adquisicions, amb especial atenció a les donacions i als dipòsits.
