Isabel la Católica fue la primera reina en mostrar predilección por la pintura, reuniendo unas 460 tablas, la mayoría de escuela flamenca, entre las que había retratos familiares y especialmente pintura religiosa.
A partir de Carlos V y Felipe II, el gusto por la pintura italiana y española se manifestó con claridad, creciendo enormemente la colección para decorar la red de palacios y casas reales establecida en Madrid y su entorno; especialmente, el antiguo Alcázar y el recién fundado Monasterio de El Escorial. Durante el Barroco, la pintura alcanzó una progresiva independencia respecto a las otras artes con la formación de galerías pictóricas para su contemplación. Además, la pintura española gozó de su momento de mayor esplendor, el Gran Siglo de Oro, en gran medida, debido al fomento de Felipe IV -uno de los grandes coleccionistas europeos del siglo XVII -y su hijo Carlos II.
La llegada de la Casa de Borbón supuso un gran cambio en todas las artes que, desde Madrid y los Sitios Reales se irradió al resto de España. Se incorporaron pintores franceses e italianos que dejarían su huella en las Colecciones Reales. En el siglo XVIII se incorporaron a los palacios reales y casas de campo importantes ciclos murales –en San Ildefonso, Madrid, El Pardo, Aranjuez–, y diversas series de lienzos que adornaron todas estas residencias regias. El desarrollo de una escuela nacional tendría su culminación a finales de siglo con Francisco de Goya y sus retratos de los reyes o los frescos de la Emita de San Antonio de la Florida. En el siglo XIX retrataron a la familia real pintores academicistas, como Vicente López y Federico de Madrazo y en la decoración de los sitios reales se incorporaron paisajes, pintura costumbrista y de historia. De las obras de principios del siglo XX destacan los retratos de Joaquín Sorolla y Ramón Casas. La colección ha seguido creciendo con obras de artistas como Salvador Dalí, el grupo El Paso, Josep Guinovart, Pablo Palazuelo, José Guerrero, Eduardo Arroyo, Miquel Barceló, Soledad Sevilla, Luis Gordillo o Antonio López.
