Ze względu na szybko powiększające się zbiory już na początku XX wieku zrodziła się myśl zbudowania nowego gmachu, który miał zarazem w symboliczny sposób upamiętniać wieloletnie starania Polaków o odzyskanie niepodległości. W 1931 roku architekci Czesław Boratyński i Edward Kreisler, przy współudziale dyrektora muzeum profesora Feliksa Kopery i architekta Adolfa Szyszko-Bohusza, zaprojektowali Muzeum – Pomnik Wolności. W czasie II wojny światowej nieukończony budynek został zarekwirowany przez okupujące Kraków wojska niemieckie. Po zakończeniu wojny kontynuowano rozbudowę gmachu, modyfikując plany, by ostatecznie zakończyć prace w 1991 roku.
Galeria „Broń i Barwa w Polsce”
W salach na parterze Gmachu Głównego umieszczone zostały zbiory militariów. Ekspozycja o układzie chronologicznym pozwala na przedstawienie historii polskiego uzbrojenia i umundurowania. Wystawę otwierają przykłady rynsztunku z okresu od średniowiecza do wieku XVI; na wyróżnienie m.in. zasługują: szyszak z przełomu X i XI wieku, miecze katowskie, zbroje oraz unikatowy pancerz zwany bechterem.
Dużą część Galerii poświęcono broni i uzbrojeniu doby baroku; szczególnie cenne są polskie zbroje husarskie z drugiej połowy XVII stulecia, rząd koński po hetmanie Stefanie Czarnieckim, karacena po hetmanie wielkim koronnym Stanisławie Jabłonowskim, jak również kolekcja szabel, paradne karabele noszone do ubioru polskiego w wieku XVIII. Ciekawy jest zbiór insygniów władzy wojskowej, w tym buzdygany oraz znak hetmański po Lubomirskich, pochodzący z klasztoru karmelitów w Wiśniczu.
Broń palna pokazywana w galerii pozwala na zapoznanie się z bogactwem rozwiązań konstrukcyjnych, jak i zdobniczych wypracowanych przez liczne pokolenia rusznikarzy. Ważną część Galerii stanowi kolekcja mundurów różnych formacji wojskowych, gdzie znajduje się najstarszy zachowany mundur polski (należący do konfederata barskiego Romualda Lisickiego) z około 1770 roku. Na osobną uwagę zasługuje zbiór falerystyki obejmujący najważniejsze polskie odznaczenia i odznaki wojskowe.
Galeria Rzemiosła Artystycznego
Galeria mieści się na pierwszym piętrze Gmachu Głównego i nie ma sobie równych w Polsce zarówno pod względem liczby, jak i klasy wystawionych dzieł. Prezentowane tu zabytki rzemiosła artystycznego stanowią doskonałą ilustrację przemian stylowych zachodzących w kolejnych epokach, od wczesnego średniowiecza po XX wiek. W specjalnie w tym celu zaaranżowanych wnętrzach podziwiać można kolekcje tkanin, złotnictwa, szkła, ceramiki, mebli, instrumentów muzycznych oraz judaików.
Do najcenniejszych przykładów złotnictwa należą: srebrna czara włocławska z pierwszej połowy X wieku oraz emaliowany relikwiarz, zwany kruszwickim z XII stulecia.
Niezwykle ciekawy ze względu na walory artystyczne i historię, jest zespół średniowiecznych witraży z XIII, XIV i XV wieku, pochodzący z kościoła dominikańskiego pod wezwaniem Świętej Trójcy w Krakowie.
W Galerii znalazł swe miejsce również jeden z ważniejszych polskich zbiorów ceramiki, począwszy od romańskich płytek posadzkowych poprzez gotyckie i barokowe kafle piecowe, majoliki włoskie, fajanse z manufaktur: królewskiej w Belwederze i Karola Wolffa na Bielinie pod Warszawą, dziewiętnastowieczną porcelanę z wytwórni w Korcu, Baranówce oraz Tomaszowie Lubelskim aż po polską i obcą ceramikę początku XX w.
Wśród zabytkowych sprzętów wyróżnić warto meble barokowe, empirowe, biedermeierowskie i secesyjne z wytwórni zarówno europejskich, jak i rodzimych.
Galeria Sztuki Polskiej XX wieku
Galeria ta, mieszcząca się na drugim piętrze Gmachu Głównego, jest największą polską wystawą rodzimej sztuki ubiegłego stulecia. Ekspozycja ma charakter chronologiczno-problemowy, dając możliwość zaskakujących zestawień i zupełnie nowego spojrzenia na twórczość dwudziestowiecznych artystów polskich. W poszczególnych salach dzieła sztuki z zakresu malarstwa, grafiki, rzeźby, fotografii eksperymentalnej i filmu ukazują istotne zjawiska i tendencje artystyczne tego czasu.
W przestrzeniach pierwszych sal znajdują się najwybitniejsze kreacje sztuki okresu modernizmu, gdzie wystawione są wizyjne kompozycje Witolda Wojtkiewicza, dekadenckie dzieła Wojciecha Weissa, nastrojowe obrazy Józefa Pankiewicza, Jacka Malczewskiego, pejzaże Leona Wyczółkowskiego, Juliana Fałata, Jana Stanisławskiego i jego szkoły. Integralnym elementem tej części Galerii są przykłady rzeźby modernistycznej Konstantego Laszczki i Wacława Szymanowskiego.
Zbiory obrazów Olgi Boznańskiej, Tadeusza Makowskiego i Józefa Pankiewicza, zebrane w sali „Ku Francji”, poprzedzają salę z dziełami artystów skupionych w Komitecie Paryskim, Cechu „Jednoróg” i Zrzeszeniu Artystów Plastyków „Zwornik”.
Generację artystów działających w dwudziestoleciu międzywojennym, przybliżają m.in. prace Leona Chwistka, Tytusa Czyżewskiego, Zbigniewa Pronaszki, jak również członków pierwszej Grupy Krakowskiej. Odrębną część pasażu wypełniają przykłady twórczości Stanisława Ignacego Witkiewicza, począwszy od jego prac związanych z poszukiwaniami „czystej formy”, a skończywszy na pastelach powstałych w jego Firmie Portretowej.
Dorobek awangardowych ugrupowań artystycznych sprzed II wojny światowej stanowi doskonałą zapowiedź dzieł powstałych w kręgu artystów skupionych w Grupie Krakowskiej. Pokaz obejmuje wybitne przykłady malarstwa materii, informelu, taszyzmu, nowego realizmu i sztuki tworzonej przy użyciu nowych mediów.
W następnej sali prace Andrzeja Wróblewskiego zestawione zostały ze sztuką końca lat 60. i 70. – płótnami twórców Grupy Wprost oraz obrazami Gruppy, formacji malarzy z lat 80.
Osiągnięcia najmłodszego pokolenia artystów prześledzić można w kilku ostatnich przestrzeniach Galerii: w zestawieniu z pracami Jerzego Nowosielskiego, w pasażu zatytułowanym „Poza Ciało” oraz w holu drugiego piętra, gdzie również eksponowane są wystawy czasowe.