האוסף
ראשית צמיחתו של אוסף מוזאון פתח תקוה לאמנות בנסיבות איסוף ייחודיות המושתתות על ערכים אידיאולוגיים. בגרעין האוסף למעלה מ-3000 יצירות אמנות ישראליות, ציורים ופסלים בנושאי קרבות, גבורה ונוף ישראלי. יסודותיו ביצירות, שנאספו בנושאי זיכרון והנצחה עם הקמת בית "יד לבנים" הראשון בארץ בשנת 1951. מפעל הנצחה זה, שזכה בפרס ישראל (1980), כלל לצד אתר ההנצחה גם גלריה לאמנות, זאת במגמה להפוך למרכז תרבות ואמנות פעיל.
עם התרחבות האוסף, נחנך בשנת 1964 המשכן החדש לאמנות. יצירות האוסף מתעדות את תולדות האמנות הישראלית החל מעבודות "בצלאל" מראשית המאה העשרים, עבור דרך נופי הארץ משנות העשרים של אותה מאה, עבודות שניכרת בהן ההשפעה הצרפתית והגרמנית משנות השלושים, קבוצת "אופקים חדשים" משנות החמישים, אסכולת פריס, וכן מגוון איכותי של עבודות מן העשורים האחרונים.
באוסף נכללים ציורי שמן, רישומים, הדפסים, פסלים, תבליטים ופסיפסים, שנאספו מעזבונות, מתרומות ומרכישות. סיפורו של האוסף חושף פרקים מרתקים בהתהוות האמנות הישראלית, הנוגעים להנצחה, לגבורה, לסיפור האתוס הציוני, לזהות המקומית ולזרמים שונים בתולדות האמנות.
ייצוג רחב ומעניין של אמני העיר ושל נופיה מצוי ביצירותיהם של האמנים, צבי שור, עמירם תמרי, יחיאל קריזה ורפאל מוהר. עבודות משל זאב בן צבי, יעקב אייזנשר, אהרון גלעדי, אהרון כהנא, דב פייגין, ישראל פלדי, אהרון פריבר ופסיפסים של יעקב וכסלר ומרדכי גומפל מייצגים את נושאי הקוממיות והזיכרון.
אסכולת "בצלאל" מיוצגת בעבודותיהם של בוריס שץ, אפרים ליליאן, אבל פן, מאיר גור-אריה ואהרון שאול שור. שנות העשרים – ביצירותיהם של נחום גוטמן וחיים גליקסברג. שנות השלושים וההשפעה הצרפתית מיוצגים בעבודותיהם של חיים אתר ומרדכי לבנון, וההשפעה הגרמנית – בעבודותיהם של אנה טיכו, לודוויג בלום, יעקב שטיינהרדט ואיזידור יצחק אשהיים. קבוצת "אופקים חדשים" מיוצגת בעבודותיהם של פנחס אברמוביץ', אריה ארוך, שמעון אבני, יוסף זריצקי, לאה ניקל, צבי מאירוביץ', אביגדור סטמצקי, יוחנן סימון, יחיאל קריזה, אברהם נתון, משה קופפרמן ויחזקאל שטרייכמן.
אוסף המוזאון כולל גם מספר אוספים אישיים וייחודיים, שהגיעו אליו באופנים שונים, בהם אוסף רוז'ה ואריה דוברון, אוסף צבי שור, אוסף נחום ארונסון ואוסף דני מס.
עם התחדשות המוזאון לאמנות ופתיחתו המחודשת בנובמבר 2004 נוספו לאוסף ציורים, תצלומים, הדפסים, פסלים, מיצבים ועבודות וידיאו של אמנים עכשוויים, ביניהם אורית אדר בכר, איה בן רון, מירב היימן, משה גרשוני, אורי גרשוני, ז'וזף דדון, ארז ישראלי, אסי משולם, שרון פוליאקין, דינה שנהב, דוד עדיקא, קרן אסף, רמי מימון ועוד.
יצירות האוסף מוצגות בתערוכות מתחלפות בחלל "גלריית האוסף" במוזאון. מאגר האוסף מהווה משאב להשאלות למוזאונים שונים בארץ וברחבי העולם.