Berühmt ist die in ihrer Art bedeutendste Sammlung mittelalterlicher Kunst aus Erfurt und Thüringen. Sie enthält Werke von internationalem Rang, etwa den Augustineraltar, die Hirschmadonna und die Rebenstockmadonna, aber auch die rätselhafte "Erschaffung der Tiere und des ersten Menschenpaares" (1532/33) des Dürerschülers Hans Baldung Grien und weitere Bilder der Cranachzeit. Die Gemäldesammlung ist bürgerlichen, nicht fürstlichen Ursprungs und an den Hauptgattungen Landschaft, Stilleben und Porträt orientiert. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Landschaftsmalerei des 19. Jahrhunderts: Joseph Anton Koch und Caspar David Friedrich, Carl Blechen, Anselm Feuerbach und Carl Schuch sowie die drei Hauptvertreter der Weimarer Malerschule Karl Buchholz, Paul Baum und Christian Rohlfs sind mit wichtigen Bildern vertreten. Zu den Höhepunkten zählen die längst international geschätzten, gebürtigen Erfurter Friedrich Nerly und Ferdinand Bellermann sowie zwei Hauptvertreterinnen der Blumenmalerei des 19. Jahrhunderts: Ernestine Wendel und Adelheid Dietrich aus Erfurt.

Hervorzuheben sind die 1922/23 entstandenen "Lebensstufen" Erich Heckels: die einzigen erhaltenen monumentalen Wandmalereien des deutschen Expressionismus. Vor der Zerstörung durch die Nationalsozialisten weitgehend bewahrt, sind sie das wichtigste im Museum verbliebene Zeugnis der 1937 beschlagnahmten und heute weltweit verstreuten Expressionisten- und Bauhaussammlung des Angermuseums. Durch gezielte Einwerbung von Leihgaben und Ankaufsfördermitteln ist es heute möglich, Werke der einst Verfemten Max Beckmann, Wilhelm Lehmbruck, Heinrich Nauen, aber auch jüngere Positionen einschließlich zeitgenössischer Fotografie im Angermuseum Erfurt zu sehen.