Keimzelle des Museums ist die in den fünfziger Jahren erworbene hochkarätige Sammlung expressionistischer Kunst aus dem Besitz des Bochumer Industriellen Gröppel. Mit Kirchner, Schmidt-Rottluf, Heckel, Mueller, Pechstein, Nolde, Macke, Jawlensky und Klee sind hier die Protagonisten der Künstlervereinigungen „Die Brücke“ und „Der Blaue Reiter“ präsent; herausragend ist der umfangreiche Bestand an Werken von Alexej von Jawlensky und August Mackes Tryptichon „Großer Zoologischer Garten“.

Seit den späten sechziger Jahren kristallisierten sich neue Schwerpunkte in der Sammlung heraus: Informelle Kunst, Environment, Zero sowie Fluxus und Happening. Eine ideale Bereicherung war die Übernahme der Sammlung Cremer mit über 1.000 Arbeiten von Duchamps bis Beuys, von Uecker bis Tinguely und Plakatabrissen von Rotella und Vostell. Auch die Skulpturensammlung kann sich sehen lassen: Sie spiegelt mit Werken von Maillol, Lehmbruck, Archipenko, Moore, Calder, Arp und Spagnulo bis zum Nachlass des Dortmunders Bernhard Hoetger viele Facetten bildhauerischer Strömungen in der Moderne. Außenplastik kann man im Skulpturengarten besichtigen.

Zweimal im Jahr wird die Präsentation der Schausammlung verändert: Jeweils im März und im September gilt das Motto „Sammlung in Bewegung“. Durch den Wechsel und die neuen Beziehungen zwischen den Werken eröffnen sich immer wieder spannende Einblicke in die Kunst des 20. Jahrhunderts und der jüngsten Gegenwart. Das Erdgeschoss des Museums ist internationalen Wechselausstellungen vorbehalten; das Studio dient der Präsentation experimenteller und aktueller Kunst unter Einbeziehung der Neuen Medien.