В коллекции представлены работы всех видов изобразительного искусства: живописи, графики, скульптуры, декоративно-прикладного искусства.

Среди экспонатов — произведения зарубежных художников: "малых голландцев", художников Франции XVII- XIX  вв., Германии, Италии. Также представлена портретная галерея XVIII – XIX вв., коллекция работ передвижников, русский пейзаж — от Фёдора Алексеева до мастеров рубежа XIX – XX вв.

Собрание произведений отечественного искусства XX в даёт представление о его наиболее значимых фигурах: Эрнсте Неизвестном, Константине Петрове-Водкине, Александре Дейнеке, Александре Самохвалове, Петре Кончаловском, Роберте Фальке, Аристархе Лентулове,  Аркадии Пластове, Элии Белютине, Александре Тышлере, Евсее Моисеенко, Викторе Попкове,  и др. Особое место в ВМИИ отведено коллекции произведений волгоградского художника Ильи Машкова, дополненная работами художников его круга.

ВМИИ им. И.И. Машкова — победитель грантовых конкурсов, участвует в международных, межрегиональных, межмузейных проектах,  активно ведёт научно-исследовательскую, просветительскую экспозиционную, фондовую работу.  В настоящее время деятельность ВМИИ им. И.И.Машкова направлена на создание новых форм работы, представляющих интерес для различных слоев общества в городе, стране и мире, на постоянное расширение аудитории.