К тому моменту в коллекции ГМИИ оказались полотна из только что расформированного (1948) Государственного музея нового западного искусства, созданного на основе собраний И. А. Морозова и С. И. Щукина. В годы главенства эстетики соцреализма картины Сезанна, Гогена и других корифеев современной живописи из коллекций русских меценатов воспринимались в СССР как нечто совершенно чуждое и вредное для советского общества. Поэтому картины из ГМНЗИ были распределены между Пушкинским музеем и Эрмитажем и сразу отправились в запасники.
Оттепель подарила Музею новые возможности. Так, была проведена выставка работ Пабло Пикассо (1956). Творчество этого живописца в СССР также не приветствовалось, но помогло то обстоятельство, что он был членом коммунистической партии.
В 1961 году директором Музея становится Ирина Антонова. С ее деятельностью связан расцвет в выставочной деятельности ГМИИ. В частности, в начале 70-х в Пушкинском демонстрируется «Джоконда» Леонардо да Винчи. На выставку одного шедевра, покинувшего Лувр, для того чтобы посетить Японию и СССР, советские граждане выстраивались в огромные очереди, тянувшиеся от станции метро «Кропоткинская». Подобный ажиотаж запечатлелся в народной памяти и породил анекдоты. Рассказывают, что среди пришедших посмотреть на «Мону Лизу» была актриса Фаина Раневская. В ее присутствии один высокопоставленный чиновник несколько надменно сказал приятелю (столь же высокопоставленному), что картина не произвела на него никакого впечатления. На это актриса якобы ответила: «Эта дама в течение стольких веков на таких людей производила впечатление, что теперь она сама вправе выбирать, на кого ей производить впечатление, а на кого нет!»
Под руководством Антоновой была создана новая экспозиция Музея, количество слепков в залах уменьшилось, картин стало значительно больше, в том числе за счет произведений художников XIX–XX веков, некоторые из которых советская власть под личную ответственность Антоновой разрешила достать из запасников и наконец представить публике. Вместе с этим античные подлинники были перемещены в отдельные залы. В очередной раз стало понятно, что Музей нуждается в новых пространствах, которые ГМИИ получит только после распада СССР.
Так, неподалеку от главного здания Музея возникнет Отдел личных коллекций. На базе РГГУ – Учебный художественный музей имени Ивана Цветаева, состоящий из слепков, не вошедших в основное собрание ГМИИ. А в начале XXI века во флигеле усадьбы князей Голицыных будет открыта Галерея искусства стран Европы и Америки XIX–XX веков.