Le musée des Beaux-Arts de Caen présente dans son ensemble un vaste panorama de la peinture européenne du XVe au XXe siècle.
Il conserve l'une des plus riches collections des musées de province pour les XVIe et XVIIe siècles italien, français, flamand et hollandais (Cosme Tura, Le Pérugin, Véronèse, Le Tintoret, Le Guerchin, Giordano, Poussin, Champaigne, Rubens, Ruysdael…).
Le XVIIIe siècle est représenté à travers des portraitistes et des paysagistes français et italiens (Rigaud, Tournières, Boucher, Lancret, Tiepolo…) tandis que le XIXe siècle se dévoile autour des peintres romantiques et réalistes ou encore les paysagistes de Barbizon. La Normandie comme lieu d'inspiration est également présente grâce à Monet, Boudin, Lebourg puis, au delà de l'impressionnisme, Vuillard, Bonnard, Van Dongen, Dufy…
Le XXe siècle s'ouvre sur le cubisme français tandis que la période contemporaine se déploie autour de grands thèmes tels l'allégorie, l'espace et la lumière (Balthus, Joan Mitchell, Vieira da Silva, Rebeyrolle, Debré, Pincemin, Sicilia, Neumann, Barcelo, Bioulès…).
Le cabinet des estampes renferme l'une des plus riches collections d'Europe, le Fonds Mancel, qui regroupe plus de 50 000 estampes présentées dans le cadre d'expositions temporaires (Callot, Dürer, Rembrandt, Tiepolo, Piranèse...).

Fort de 6 000 m² d'espaces publics grâce à sa rénovation achevée en 1994, le musée présente l'ensemble de ses collections dans un parcours muséographique original qui associe salles monumentales, cabinets et galeries. Il a obtenu, au titre de son architecture et de son programme, le Grand Prix National des Musées décerné par le ministère de la Culture en 1995.