Colecţia „Artă Plastică” a fost înfiinţată în anul 1956, iar în anul 1971 colecţia era alcătuită din cca. 1500 de tablouri, desene, pietre funerare, steme etc.
În prezent, colecţia „Artă Plastică” este alcătuită din 2395 de tablouri în ulei, acuarele, desene şi plăci de gravură.
Printre piesele valoroase şi importante din punct de vedere artistic şi istoric ale colecţiei se numără portretul lui Costache Suţu (ctitorul palatului Suţu), al Irinei Suțu (nora sa), şi al lui Alexandru Suţu, precum şi portretul lui Atanasie Hristopol (cunoscut om progresist grec din sec. XIX), portretul lui Nicolae Bălcescu (autor Gh. Tattarescu), portretul banului Dimitrie Ghica şi al lui Scarlat Ghica, portrelele Elisabetei Marin şi Elisabetei Hagi Tudorache (realizate de Johann Frankenberger), portretul lui I. C. Brătianu ( E. Stoenescu), portretul lui Gheorghe Bibescu, portretul lui Carol Davila, portretul lui Mihail Kogălniceanu (autor Nicolae Angelescu), portretul lui C. A. Rosetti (autor Al. Elliescu), portretul lui Ghe. Solacolu şi portretul primarului Alexandru Donescu.
Printre lucrările importante ale colecţiei se numără albumul original de acuarele semnat de Preziosi.
Lucrările sunt semnate de autori consacraţi precum Johann Frankenberger, Constantin Lecca, Carol Popp de Szathmary, Ion Luchian, Nicolae Grigorescu, Al. Elliescu, Aurel Jiquidi, Sava Henţia şi R. Iosif.
De asemenea, în colecţie se găsesc şi numeroase lucrări care redau imagini ale Bucureştiului, aspecte arhitecturale, citadine şi peisagistice.