Павлодар облыстық көркемсурет музейі жанды бейне, кескіндеме, мүсіндеме, сәндік-қолданбалы өнердің біргей үлгілерін қалыптастырды. Музей қорларында 5500-ден астам экспонат қордаланған.
Шартты түрде коллекцияны үш бөлімге бөлуге болады:
1) шығармалардың барынша басым және едәуір бөлігі – Қазақстанның өнері;
2) өзінің сапасы жағынан кем түспейтін Ресей, Украина, Балтық бойы және Күнгей Кавказ аймақтарындағы суретшілердің жұмыстары жинақталды;
3) музей құрылған күннен жиналған туындылар бөлігі – павлодарлық суретшілердің коллекциясы.
Коллекцияның неғұрлым мәнді бөлімін Қазақстан суретшілерінің жұмыстары, Республиканың кәсіби өнерінің қалыптасуы мен даму үрдісін, өның қайнар көздерін танытатын (Н. Хлудовтың ХХ ғасырдың басында жазған табиғат көріністері, оның шәкірттері А. Бортников, Н. Соловьевтің, Қазақстанның тұңғыш суретшісі Ә. Қастеевтің алғашқы шығармалары) туындылар құрайды. Музей қорларында сондай-ақ Қазақстанда 30-40 жылдардан бері жұмыс істеген көрнекті шеберлердің (А. Черкасский, В. Эйферт, Л. Леонтьев, П. Зальцман, С. Калмыков т.б.) шығармалары кеңінен орын алған. 1960-1970 жылдар Қазақстанда қуатты ұлттық мектептің қалыптасу уақыты.
Бұл кезде А. Ғалымбаеваның, Қ. Тельжановтың, А. Степановтың, С. Айтбаевтың, Г. Исмаилованың, Е. Сидоркиннің, Ж. Шарденовтың және т.б. авторладың картиналары жазылды. 1980-90-шы жылдарда белсенді жұмыс істеген суретшілердің (Е. Төлепбаев, К. Моллашев, А. Карпықов, Р. Хальфин және т.б.) шығармалары.
Қызығушылық тудыратын музей коллекциясында Павлодардың алдыңғы қатарлы кәсіби суретшілері – М. Колмогоровтың, П. Лысенконың, В. Мартынцевтың, А. Бибиннің, Қ. Баймолдиннің, А. Гулиннің, Ө. Шурановтың, Ғ. Қаржасовтың, Ә. Игембаевтың және тағы басқаларының жұмыстары жинақталған. Павлодарда 1919 жылдан 1929 жылға дейін тұрған белгілі орыс суретшісі В. П. Батуринның (1863-1938) картиналары жинақтаманың мақтанышы болып табылады.
Ресей, Украина, Балтық бойы, Күнгей Кавказ суретшілерінің музей қорларына қосылған туындылары ХХ ғасырдың бейнелеу өнерінің дамуындағы көркемсуреттің өрлеу кезеңдерімен, әртүрлі бағыттармен, ізденістермен танысуға мүмкіндік береді.
Музейдің коллекциясында – 1920-1940 жылдардың көрнекті шеберлері П. Кузнецов, В. Лебедев, Р. Фальк, И. Грабарь, Ю. Васнецов, Г. Нисский, А. Кравченконың шығармалары бар.
КСРО Мәдениет министрлігінің, КСРО Суретшілер одағының, Е. Вучетич атындағы Бүкілодақтық көркемсурет өндірістік бірлестігінің көркемсурет көрмелерінің Дирекциясынан алынған туындылар ХХ ғасыр өнерінің толық мәнді коллекциясын қалыптастыруға мүмкіндік берді. Музей атақты алты ондықтар Б. Неменский, Б. Малуев, М. Бирштейн, В. Кучеровский, В. Вейсберг, т.б. шығармаларын жинады.
Коллекциялардың өсу жағдайына қарай 1970-1980 жылдары З. Церетели, И. Глазунов, А. Слепышев, Н. Нестерова, О. Булгаков, А. Ситников, одақтас республикалардан Р. Абовян, Т. Тоидзе, А. Шовкуненко, И. Бокшай, Т. Яблонская, Я. Земитис, Л. Эндзелина, т.б. суретшілердің туындыларымен толықты. Сонымен бірге коллекция суретшілер шеберханалары мен коллекционерлердің жинаған туындыларымен толықты.
1990-шы – 2000-шы жылдарың басында Қазақстанның көркем өмірінің қазіргі үрдістерін бейнелей отырып, Павлодар облыстық көркемсурет музейі коллекциясын кеңейтіп, өз дамуын жалғастырып келеді.