美国国家美术馆由美国国会创建于1937年，开始时主要接收资助人艺术收藏家安德鲁·威廉·梅隆的捐赠。在20世纪20年代，梅隆先生开始有目的性地位创建画廊而收集艺术品。在他1937年去世那一年，他承诺将其收藏品捐赠给美国。由安德鲁·梅隆捐赠的油画和雕塑形成了美国国家艺术博物馆高品质藏品的核心。建立国家艺术博物馆西栋建筑的资金由A.W.梅隆教育与慈善信托基金提供。1941年3月17日美国国家美术馆的西栋建筑正式开放给民众参观，西栋建筑由建筑师约翰·罗素·蒲柏（John Russell Pope）所设计，东栋建筑由建筑师贝聿铭所设计，于1978年开放。此外，美国国家美术馆在1999年增设了一个户外的雕塑公园。

美国国家美术馆外形采取古罗马式结构，分为东西两栋建筑，东栋建筑是一幢充满现代风格的三角形建筑，于1978年开放。西栋建筑为新古典式建筑，有着古希腊建筑风格，于1941年开放，两栋建筑靠地下通道相连。美国国家美术馆全年免费开放，是一家名副其实的公共美术馆。其中西栋主要收藏有欧洲中世纪到19世纪的重要画作与雕塑。包括了全美唯一一幅列奥纳多·达·芬奇的作品。东栋则主要收藏现代艺术作品。包括有毕加索、安迪·沃霍尔等人的作品。此外，东栋也是美国国家美术馆研究中心的所在地。