O acervo do MAB reúne cerca de 3.000 obras de artistas brasileiros e estrangeiros aqui radicados. Abrange algumas produções coloniais, como um altar em talha dourada e nomes representativos do pré-modernismo como Pedro Alexandrino e Belmiro de Almeida. Congrega um conjunto precioso de artistas ligados ao Modernismo como é o caso de Emiliano Di Cavalcanti, Tarsila do Amaral, Victor Brecheret, Ismael Neri, Oswaldo Goeldi e Anita Malfatti. Dessa última convém destacar a presença do "Homem das Sete Cores", obra que participou da Semana de 22.

O MAB é a instituição cultural que concentra a maior coleção de obras de autoria de Flávio de Carvalho, o polêmico arquiteto e pintor de meados de século XX, que nos anos '50 lançou o traje, que em sua opinião melhor se adaptaria ao homem brasileiro. Desse segundo momento de nosso modernismo temos obras de Francisco Rebolo Gonsales, Mario Zanini, Aldo Bonadei, Cândido Portinari, Lasar Segall, Alfredo Volpi, Ernesto de Fiori e Lívio Abramo. Dos anos 50 temos obras de Lygia Clark, Arcângelo Ianelli, Manabu Mabe, Renina Katz, Samson Flexor e Tomie Ohtake.

O museu recebe doações e adquire obras com regularidade para que a coleção seja complementada e atualizada. Recentemente foram integradas ao acervo obras de Marina Caram, Martha Loutsch, Bob Wolfenson, Iberê Camargo e Alberto da Veiga Guignard. Há também um núcleo de obras com especial significado, de autoria de antigos alunos que hoje são artistas de renome.