В отличие от Нукусского музея, который даже и спустя тридцать пять лет после смерти его основателя И. Савицкого остается большей частью “детищем одного коллекционера”, многочисленные коллекции Ташкентского музея - археологические, этнографические и художественные - не связаны с логикой индивидуального собирательского поиска.
Основой для создания музея послужила коллекция Н. Романова, двоюродного брата императора Александра III, включавшая около сотни произведений живописи, скульптуры и графики русских и европейских мастеров главным образом XVIII-XIX веков. С начала 1920-х годов это собрание пополняется за счет коллекций, перераспределяемых централизованным порядком из московских и ленинградских музейных фондов для осуществления просвещенческой политики (легко предположить, что значительную часть перераспределенных картин составляли произведения, экспроприированные советским государством у частных владельцев). Таким образом значительно расширилась музейная коллекция русской живописи XVIII-XX веков, а также появилась коллекция русских икон.
Уже в XXI веке выяснилось, что в Музей в это время попали и долгое время оставались в запасниках многие произведения художников-модернистов прошлого века, таких как В. Кандинский, А. Экстер, Л. Попова, А. Осьмеркин, Р. Фальк, А. Лентулов и др.
Одновременно в Ташкент было направлено и значительное количество произведений искусства различных европейских стран: Франции, Германии, Италии, Голландии, Фландрии, Испании и т.д., причем речь шла не только об изящных искусствах - живописи, графике и скульптуре - но также и о посуде, мебели и других видах прикладного искусства.
Музей обладает своеобразными, хотя и чрезвычайно выборочными, коллекциями искусства стран Юго-Восточной Азии, Среднего и Дальнего Востока: Японии, Кореи, Китая, Бирмы, Индии, Ирана и т.д.
В Музее также находятся разнообразные коллекции искусства центральноазиатского региона: от археологических находок бактрийской и кушанской древности до декоративно-прикладного искусства (текстиля, резьбы, металлических и гончарных изделий) различных областей Узбекистана.
И, разумеется, ГМИ Узбекистана является одним из наиболее крупных хранилищ узбекистанского искусства XX века. Здесь находятся около 140 произведений А. Волкова, немало работ А. Николаева (Усто Мумина), Н. Карахана, В. Уфимцева, У. Тансыкбаева и других живописцев и графиков Узбекистана 1920-х-1950-х годов. Музей также выступает как хранитель крупнейшего собрания послевоенного искусства Узбекистана.