В художественном музее действует постоянная экспозиция "Украинское и русское искусство XVI - начала ХХ веков".

Художественная коллекция Харькова начинает свою летопись с 1805 года, когда был основан Императорский Харьковский университет. Инициатор его учреждения, украинский просветитель, общественный деятель Василий Каразин для рисовальных классов высшего учебного заведения лично приобрел в Петербурге собрание графики западноевропейских художников, положившее начало коллекции художественных произведений в Харькове. Фонд харьковской коллекции, формировавшийся в продолжение полутора столетий, был разным по составу: фонды университетского Музея изящных искусств и древностей (1835) и Харьковского городского художественно-промышленного музея (1886). Региональный и общегосударственный вкус собирательства отражал общепринятые коллекционные тенденции – сначала западноевропейское, потом отечественное искусство, восточные раритеты, икона.

Федуско из Самбора. Благовещение. 1579. Западная Украина. В редчайшей (подписанной автором), иконе выявлена характерная для ХVІ в. общеевропейская ориентация на искусство и архитектуру итальянского Возрождения. Складки одеяний архангела Гавриила и Девы Марии напоминают линии гравюры, а изображение персонажей связано с народной местной традицией. Орнаментированный фон иконы выполнен приемом тиснения по сырому левкасу – специфическом грунту, которым покрывали ее деревянную основу. 

Самым большим полотном в коллекции является картина «Исаврийские пираты, продающие свою добычу» (1880) уроженца Харьковщины Г.Семирадского (1845-1902). Эта работа одного из ярких представителей академического направления дает представление о высоком профессиональном уровне мастера масштабных многофигурных полотен, блестящего рисовальщика и одаренного живописца. Историческая тема представлена в оригинальной для отечественного искусства интерпретации, через традиционный для искусства академизма театрализованный сюжет, с использованием предметов антиквариата из личной коллекции художника, доносящих аромат эпохи рубежа первого тысячелетия нашей эры – персидские ковры, восточные ткани, мебель, древнегреческая керамика и т.д.

Романтические тенденции в академическом художественном образовании, а также следование общеевропейским направлениям развития изобразительного искусства ярко определились в творчестве выдающегося пейзажиста-мариниста И.Айвазовского. За исключением пейзажа «Гурзуф», датированного 1859 годом, представленные полотна написаны мастером в Харькове в 1854-55 годах, где мастер проживал во время Крымской войны.

В панораме представленных произведений ощутим непостоянный характер морской стихии, таинственность ночного вида с серебристой лунной дорожкой на бархатной поверхности залива, сказочная Венеция – город, который, будто волшебное прекрасное видение, возникает в теплом мареве воздуха и отражается в величественном зеркале лагуны; суровое, с холодными неприветливыми волнами море северного порта Амстердам, белокрылый парусник, который плывет на помощь спасшимся на плоту. За каждым произведением чувствуются приобретенные внимательными наблюдениями глубокие знания особенностей естественного состояния природы, высокое мастерство реалистического воплощения, поэтизация темы и романтическая взволнованность живописного языка – от ярких, утрированных красок марин 1840-х к гармонии серебристо-серых, смягчённых синих тонов, воссоздающих стихию моря.