Павел Третьяков начал собирать свою коллекцию живописи в середине 1850-го года. Годом основания Третьяковской галереи принято считать 1856 год, когда Павел Третьяков приобрел две картины русских художников: «Искушение» Н. Г. Шильдера и «Стычка с финляндскими контрабандистами» В. Г. Худякова, хотя ранее в 1854—1855 годах он купил 11 графических листов и 9 картин старых голландских мастеров. В 1867 году для широкой публики в Замоскворечьебыла открыта «Московская городская галерея Павла и Сергея Третьяковых». Её коллекция насчитывала 1276 картин, 471 рисунок и 10 скульптур русских художников, а также 84 картины иностранных мастеров.

В августе 1892 года Павел Михайлович передал свою художественную галерею в дар городу Москва[1]. В собрании к этому времени насчитывалось 1287 живописных и 518 графических произведений русской школы, 75 картин и 8 рисунков европейской школы, 15 скульптур и коллекция икон. 15 августа 1893 года состоялось официальное открытие музея под названием «Московская городская галерея Павла и Сергея Михайловичей Третьяковых». Павел Третьяков вплоть до своей смерти являлся распорядителем галереи. В 1898 году для управления галереей создали Совет под председательством попечителя, которым вначале был И. С. Остроухов, а с 1913 года — И. Э. Грабарь. Содержание галереи осуществлялось на процентный доход от завещанного Третьяковыми капитала в 125 тыс. рублей; дополнительно Городская дума выделяла ежегодно по 5 тыс. рублей[1].

 

И. Е. Репин, Портрет Павла Михайловича Третьякова

Галерея находилась в доме, который семья Третьяковых купила ещё в 1851 году. По мере роста собрания к жилой части особняка постепенно пристраивались новые помещения, необходимые для хранения и демонстрации произведений искусств. Подобные пристройки были сделаны в 1873, 1882, 1885, 1892 и наконец в 1902—1904 годах, когда появился знаменитый фасад, разработанный в 1900—1903 годах архитектором В. Н. Башкировым по рисункам художника В. М. Васнецова. Руководство строительством осуществлял архитектор А. М. Калмыков.

 

Проект фасада Третьяковской галереи В. М. Васнецова, 1900 г.

16 января 1913 года находящаяся в Третьяковской галерее картина Ильи Репина «Иван Грозный и сын его Иван 16 ноября 1581 года» пострадала от ножа вандала. Художнику пришлось воссоздавать фактически заново лица изображенных. Хранитель Третьяковской галереи Е. М. Хруслов, узнав о порче картины, бросился под поезд.

В начале 1913 года московская городская дума избирает Игоря Грабаря попечителем Третьяковской галереи.

3 июня 1918 года Третьяковская галерея была объявлена «государственной собственностью Российской Федеративной Советской Республики» и получила название Государственная Третьяковская галерея. Директором музея был снова назначен Игорь Грабарь. При его активном участии в том же году был создан Государственный музейный фонд, который вплоть до 1927 года оставался одним из важнейших источников пополнения коллекции музея.

В 1926 году директором музея стал академик архитектуры А. В. Щусев. Уже в следующем году Галерея получила соседний дом по Малому Толмачевскому переулку (бывший дом купца Соколикова). После перестройки в 1928 году здесь разместилась администрация Галереи, научные отделы, библиотека, отдел рукописей, фонды графики. Позже, в 1985—1994 годах, административный корпус был надстроен по проекту архитектора А. Л. Бернштейна 2 этажами и по высоте сравнялся с экспозиционными залами.

В 1928 году в галерее был произведён серьёзный ремонт отопления и вентиляции, в 1929 году проведено электричество.

В 1929 году была закрыта церковь Святителя Николая в Толмачах, а в 1932 году её здание было передано Галерее и стало запасником живописи и скульптуры. Позже оно было соединено с экспозиционными залами выстроенным двухэтажным корпусом, верхний этаж которого был специально предназначен для экспонирования картины А. А. Иванова «Явление Христа народу» (1837—1857)[2]. Был построен также переход между залами, расположенными по обе стороны от главной лестницы. Это обеспечило непрерывность обзора экспозиции. В музее началась разработка новой концепции размещения экспонатов.

В 1936 году был открыт новый двухэтажный корпус с северной стороны основного здания — так называемого «щусевского корпуса». Эти залы сначала использовались для выставок, а с 1940 года были включены в основной маршрут экспозиции.

С первых дней Великой Отечественной войны в Галерее начался демонтаж экспозиции — как и другие музеи Москвы, она готовилась к эвакуации. Полотна накатывали на деревянные валы, перекладывали папиросной бумагой, укладывали в ящики, обшитые водонепроницаемым материалом.[3] В середине лета 1941 года эшелон из 17 вагонов отправился из Москвы и доставил коллекцию в Новосибирск. Эвакуация произведений искусства проводилась вплоть до сентября 1942 года, часть экспозиции была эвакуирована в г. Молотов[4]. Лишь 17 мая 1945 года Галерея была вновь открыта в Москве.

В 1956 году, в честь 100-летнего юбилея Третьяковской галереи был достроен зал А. А. Иванова[2]. В 1980 году перед зданием Галереи установили памятник П. М. Третьякову (скульптор А. П. Кибальников, архитектор И. Е. Рожин).

В 1980—1992 годах Третьяковскую галерею возглавлял Ю. К. Королев. Из-за возросшего количества посетителей он активно занялся вопросом расширения площади экспозиции. В 1983 году начались строительные работы. В 1985 году был введен в строй депозитарий — хранилище произведений искусства и реставрационные мастерские. В 1986 году началась реконструкция основного здания Третьяковской галереи (архитекторы И. М. Виноградский, Г. В. Астафьев, Б. А. Климов и другие). В 1989 году с южной стороны от основного здания был сооружен новый корпус, где разместились конференц-зал, информационно-вычислительный центр, детская студия и выставочные залы. Здание получило название «Инженерный корпус», потому что в нём была сосредоточена большая часть инженерных систем и служб.

С 1986 по 1995 год Третьяковская галерея в Лаврушинском переулке в связи с проведением капитальной реконструкции была закрыта для посетителей. Единственной экспозиционной площадью музея на это десятилетие стало здание на Крымском Валу, д. 10, которое в 1985 году было объединено с Третьяковской галереей.

В 2013 году российское архитектурное бюро SPEECH выиграло закрытый конкурс на разработку концепции архитектурно-художественного образа фасадов нового музейного комплекса. Здание, расположенное на Кадашёвской набережной, должно быть построено в 2018 году[5].

​