Aufgrund ihrer hochrangigen Sammlungsbestände behauptet die Kunstsammlung seit langem eine herausragende Position in der internationalen Museumswelt. Ihre qualitativen Schwerpunkte liegen in der Malerei der westeuropäischen und amerikanischen Moderne. K20 besitzt hervorragende Einzelwerke von Pablo Picasso bis Joseph Beuys. Reich ist der Bestand an Werken des Surrealismus. Von Paul Klee hat die Kunstsammlung an die 100 Arbeiten, von Julius Bissier existiert ein großes Konvolut mit Zeichnungen und Tuschen. Der qualitative Schwerpunkt nach dem Zweiten Weltkrieg liegt auf der amerikanischen Kunst.
Die europäische Malerei mit Werken von Gerhard Richter, Per Kirkeby und Markus Lüpertz bildet einen weiteren Höhepunkt. Hervorzuheben ist auch der Joseph Beuys-Bestand mit dem späten Hauptwerk "Palazzo Regale"; aktuell ergänzt um die Sammlung Günter Ulbricht, einer der letzten großen Werkkomplexe des Künstlers.
