12 февраля 1954 года в Вологде открылась первая экспозиция картинной галереи. В верхнем зале на самом видном месте висели «Ленин на трибуне» Герасимова и «Портрет Сталина», а всего в залах показали около 200 произведений. Так начинался музей, который сегодня собирает искусство двух последних веков: состав экспозиции менялся чаще, чем её адрес.
Галерея создана в 1952 году на базе художественного отдела краеведческого музея. Основой собрания стала коллекция Северного кружка любителей изящных искусств — произведения мастеров «Мира искусства» и «Союза русских художников» конца девятнадцатого — начала двадцатого века. Первым директором был историк и художник-любитель Философ Куропатников, а в 1953 году его сменил искусствовед Семён Ивенский. Фонд пополняли Третьяковская галерея и Русский музей, Саратовский и Нижегородский художественные музеи.
Долгие годы главным залом оставался Воскресенский собор — тёплый, зимний храм, построенный в 1772–1776 годах по велению архиепископа Иосифа Золотого. Овальный в плане, с пятью главами, он стоит на Кремлёвской площади рядом с Софийским собором. Зимним его называли потому, что он отапливался, а Софийский оставался холодным. Фасады держат тосканские колонны, а парадный вход в стиле ампир устроили к приезду императора Александра Первого. После закрытия в 1938 году иконостас разобрали, стенопись утратили, а затем в здании открылся художественный отдел музея.
В 2016 году собор вернули церкви, и галерее пришлось переезжать. Она получила пятиэтажное здание на улице Мира, 34, открытое после реконструкции 29 декабря 2022 года: выставочные залы, фондохранилища, реставрационная мастерская, научная библиотека. Новое пространство выстроено вокруг искусства двадцатого и двадцать первого веков — общая история российского искусства и отдельная экспозиция вологодских художников.
В фондах больше 43 тысяч единиц хранения. Здесь есть Джордж Доу, автор портретов героев 1812 года, Айвазовский и Левитан, Репин и Поленов, Васнецов, Нестеров и Врубель, Клодт и Бенуа. Рядом — вологжане: Джанна Тутунджан, Владимир Корбаков, Александр Пантелеев, Сергей Маркин, а в графике — Генрих и Нина Бурмагины. Площадок у галереи несколько, от центра Корбакова на Октябрьской до мемориальной мастерской Пантелеева в здании бывшей цинкографии.
Собор получил обратно купола и службу, картины — новые стены и хранилище. Музей пережил переезд так же спокойно, как до этого пережил больше 60 лет в чужом здании: коллекция оказалась прочнее любых адресов.