Actualmente está instalado en una serie de edificios situados en el Casco Histórico de Oviedo/Uviéu: el Palacio de Velarde (1765), obra del arquitecto Manuel Reguera, que conecta con un inmueble destinado a oficinas; la Casa de Oviedo-Portal (1660), construida por Melchor de Velasco, y el edificio de ampliación, diseñado por Francisco Mangado e inaugurado en 2015. En total, más de 4500 metros cuadrados expositivos en los que mostrar el rico patrimonio artístico que atesora.
La colección del Museo está formada por más de 15.000 piezas del siglo XIV a la actualidad e incluye una variada representación de pintura, escultura, obra sobre papel (dibujo y grabado), fotografía y artes aplicadas e industriales (especialmente vidrio y loza).
En ella sobresalen nombres de artistas asturianos, nacionales e internacionales como El Greco, Reni, Zurbarán, Murillo, Carreño de Miranda, la saga de lo Menéndez, Kauffmann, Goya, Pérez Villaamil, Pinazo, Menéndez Pidal, Uría, Sorolla, Regoyos, Valle, Piñole, Picasso, Dalí, Miró Tápies y Barceló, entre muchos otros.
Es una colección abierta, que se incremente cada año gracias a adquisiciones, donaciones, depósitos y otras fórmulas como la dación, destacando dentro de estas dos últimas modalidades los depósitos de los museos del Prado y Reina Sofía, así como la dación de la Colección Pedro Masaveu.
