Die Sammlung umfasst Werke vom Mittelalter über den Barock bis hin zu zeitgenössischen Künstlern wie Héctor Zamora. 

Die Anfänge der Sammlung gehen auf das Jahr 1948 zurück. Da die Bestände des Bodenseemuseums 1944 Luftangriffen zum Opfer fielen und das Museumsgebäude weitgehend zerstört war, sollte mit dem Ankauf neuer Kunstwerke an die Sammeltätigkeit der Vorkriegszeit angeknüpft werden.
Einen besonderen Schwerpunkt bilden die Werke der Künstler, die sich während des Dritten Reiches an den Bodensee in die "Innere Emigration" zurückzogen, wie Otto Dix, Max Ackerman oder Willi Baumeister.

Den zahlenmäßig größten Anteil an Werken bildet die Graphische Sammlung. Aus konservatorischen Gründen kann aber immer nur ein kleiner Teil für eine begrenzte Zeit gezeigt werden. Im Graphikkabinett finden daher wechselnde Ausstellungen unterschiedlicher Künstler und Themenbereiche statt.

Die Neukonzeption des Museums (2010 - 2014) sieht vor, die Sammlung in jeweils neuen Zusammenhängen zu präsentieren. Héctor Zamoras Sciame di Dirigibili / Zeppelinschwärme im zweiten Obergeschoß des Museums bilden den Auftakt und zeigen, wie der Mythos „Zeppelin“ in der zeitgenössischen Kunst fortlebt.

Die Geschichte des Museums sowie die Bereiche "Mensch und Technik" und "Mensch und Natur" schließen sich an.