กรมศิลปากร  ได้ริเริ่มโครงการจัดตั้งพิพิธภัณฑสถาน ประเภทศิลปะสมัยใหม่ขึ้น ในวาระครบรอบ  100 ปี การพิพิธภัณฑ์ไทย และได้รับมอบอาคารโรงกษาปณ์  จากกรมธนารักษ์ ในปี พ.ศ.2517 เพื่่อจัดตั้งเป็น "หอศิลปแห่งชาติ"  มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อเป็นสถานที่เก็บรวบรวมและจัดแสดงผลงานศิลปกรรมประเภททัศนศิลป์ ของศิลปินผู้ที่มีชื่อเสียงทั้งชาวไทยและชาวต่างประเทศ ตลอดจนเป็นศูนย์ศึกษาวิจัยและเผยแพร่ความรู้เกี่ยวกับศิลปกรรมทั้งแบบไทยประเพณีและร่วมสมัย

สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี  เสด็จเป็นองค์ประธานในพิธีเปิดหอศิลปแห่งชาติ ในวันที่ 8 สิงหาคม พ.ศ.2520 หลังจากนั้น หอศิลปแห่งชาติ ได้ปิดปรับปรุงและเปลี่ยนชื่อให้ตรงตามพระราชบัญญัติโบราณสถาน โบราณวัตถุ และพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ พ.ศ.2504 ว่า  "พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ หอศิลป" และเปิดให้ประชาชนทั่วไปเข้าชมในวันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ.2521 ต่อมาใน พ.ศ.2526 กรมธนารักษ์ ได้มอบอาคารและที่ดินเพิ่มเติมให้พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ หอศิลป ดำเนินการปรับปรุงขยายพื้นที่อาคารจัดแสดง เพิ่มขีดความสามารถในการให้บริการแก่ศิลปินตลอดจนอำนวยความสะดวกแก่ประชาชน ผู้เข้าชมได้อย่างครบถ้วน ตามหน้าที่ของพิพิธภัณฑ์ทางศิลปะระดับชาติ ดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

อาคารพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ หอศิลป ที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นอาคารผลิตเหรียญกษาปณ์ในสมัยรัชกาลที่ 5 ในช่วงนั้นประเทศไทยมีความเจริญก้าวหน้าทางเศรษฐกิจและทำการค้ากับต่างชาติ จึงมีความจำเป็นในการใช้เงินตราในการแลกเปลี่ยน และเนื่องด้วยโรงกษาปณ์แห่งเดิมในพระบรมหารราชวัง ซึ่งผลิตโดยใช้เครื่องจักรไอน้ำคับแคบและเริ่มทรุดโทรม  รัชกาลที่ 5 จึงโปรดเกล้าฯ ให้สร้างโรงกษาปณ์แห่งใหม่ขึ้น ณ บริเวณอันเป็นที่ตั้งของวังเจ้านาย 6 พระองค์ เรียกว่า "วังสะพานเสี้ยว" พื้นที่บริเวณริมคลองคูเมืองเดิม ใกล้วัดชนะสงคราม โดยโปรดให้รื้อถอนพระตำหนักของเจ้านายฝ่ายวังหน้าที่ตั้งอยู่บริเวณนี้  พระราชทานเงินค่ารื้อถอน และสร้างวังใหม่ให้แก่เจ้านายทุกพระองค์

อาคารโรงกษาปณ์สิทธิการแห่งที่ 3 (พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ หอศิลป ในปัจจุบัน)  ได้รับการออกแบบก่อสร้างโดย นายคาร์โล อัลเลกรี (Carlo Allegri) สถาปนิกและวิศวกรประจำราชสำนักสยาม โดยจำลองรูปแบบของสถาปัตยกรรมนีโอคลาสสิค (Neo-classicism) แนวทางนีโอปัลลาเดียน (Neo-palladianism) มาใช้เป็นหลักในการออกแบบ เนื่องจากลักษณะทางสุนทรียภาพของสถาปัตยกรรมแบบนี้ มักให้ความรู้สึกถึงบรรยากาศของความเคร่งขรึม สง่างาม  จึงเหมะสมสำหรับใช้กับอาคารราชการประเภทที่ทำการกระทรวง ศาล โรงเรียน โรงงาน และสถานทูต เป็นต้น

สถาปนิกออกแบบอาคารเชื่อมโยงต่อกันเป็นกลุ่มอาคารรูปสี่เหลี่ยมจตุรัส ล้อมรอบลานโล่ง โดยได้แรงบันดาลใจการวางผังจากแบบแปลนโรงงานเครื่องจักรเมืองเบอร์มิ่งแฮม  ประเทศอังกฤษ  จุดเด่นอยู่ที่มุขกลางด้านหน้าของอาคารที่มีหลังคาทรงจั่วแบบวิหารกรีก ผนังหน้าจั่วประดับตราแผ่นรูปดินปูนปั้น ล้อมรอบด้วยครึ่งวงกลมประกอบลายพันธ์พฤกษา ผนังอาคารชั้นบน แบ่งเป็น 3  ส่วน แต่ละส่วนเจาะช่องหน้าต่างเป็นโครงสร้างโค้งครึ่งวงกลม(semi-circular arch) แต่ไม่ประดับซุ้ม  ผนังฉาบปูนเดินร่องลึกเป็นรูปช่องสี่เหลี่ยมใหญ่เรียงกันเลียนแบบลายหินก่อ(Rustication) มุมอาคารมีการเน้นลายหินอ่อนให้นูนเป็นเสาอิงที่ไม่มีหัวเสา

จากจุดกำเนิดที่เป็นโรงกษาปณ์สิทธิการ จนมาเป็น พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ หอศิลป ในปัจจุบันอาคารอายุกว่า 113 ปี ได้รับการปรับปรุง ปรับเปลี่ยน ซ่อมแซม ในส่วนขององค์ประกอบต่างๆ เพื่อให้สอดคล้องกับบทบาทและหน้าที่ใช้สอยที่เปลี่ยนไป  แต่สิ่งหนึ่งที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้เป็นอย่างดีนั้น  คือ  รูปแบบสถาปัตยกรรมที่สง่างามสะท้อนภูมิปัญญาของสถาปนิกและวิศวกร ที่ได้กลั่นกรองสร้างสรรค์ จัดระเบียบความงามอย่างมีแห่งผล (Rational organization) ตามหลักของนีโอปัลลาเดียน จึงกลายเป็นหนึ่งในเพชรน้ำเอกของสถาปัตยกรรมสำคัญแห่งกรุงรัตนโกสินทร์จนทุกวันนี้

การจัดแสดงในพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ หอศิลป แบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่

นิทรรศการถาวร จัดแสดงผลงานศิลปะทั้งแบบประเพณีและผลงานร่วมสมัย นำเสนอให้เห็นวิวัฒนาการของผลงานสร้างสรรค์ทางทัศนศิลป์ ตั้งแต่สมัยสุโขทัยจนถึงปัจจุบัน ตัวอย่างผลงานที่สำคัญและทรงคุณค่าต่อวงการศิลปะในประเทศไทย อาทิ ภาพวาดพระหัตถ์ของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช รัชกาลที่ 9 จิตรกรรมเนื่องในพุทธศานา(ภาพพระบฏ) ภาพพงศาวดาร ภาพวรรณคดี ตลอดจนผลงานของศิลปินแห่งชาติและศิลปินที่มีชื่อเสียงของประเทศไทย แบ่งเป็น

• ห้องเฉลิมพระเกียรติ แสดงจิตรกรรมภาพฝีพระหัตถ์ ของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช รัชกาลที่ 9 
• ห้องจิตกรรมไทยประเพณี จัดแสดงจิตรกรรมไทยประเพณี  อันเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวและได้รับสืบทอดมาตั้งแต่อดีต โดยมีเนื้อหาหลักเกี่ยวข้องกับพุทธศาสนา ที่สอดแทรกด้วยเรื่องราวในวรรณคดีและวิถีชีวิตความเป็นอยู่ของคนไทยในสมัยก่อน นอกจากนี้ยังมีการจัดแสดงภาพจิตรกรรมของขรัวอินโข่ง จิตรกร ผู้เรืองนามในสมัยพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว และ สมเด็จพระบรมวงศ์เธอ เจ้าฟ้าฯ กรมพระยานริศรานุวัดติวงศ์ นายช่างเอกแห่งกรุงสยาม ผลงานของบรมครูทั้ง 2 ท่านเน้นการนำเรื่องราวอุดมคติของไทยผสมผสานกับเทคนิคแบบตะวันตก ซึ่งเป็นเสมือนต้นแบบและแนวทางสำคัญสำหรับช่างไทยในอดีตจนถึงปัจจุบัน
• ห้องจิตรกรรมแบบตะวันตก จัดแสดงภาพจิตรกรรมไทยที่ผสมผสานกับรูปแบบจิตรกรรมตะวันตก ตั้งแต่สมัยรัชกาลที่ 4 ซึ่งเป็นช่วงที่ประเทศไทยเปิดรับวิทยาการจากประเทศตะวันตกมาพัฒนาประเทศให้เจริญก้าวหน้า หากแต่ยังคงรักษาความเป็นไทยเอาไว้ ในช่วงเวลานี้พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จประพาสยุโรปถึงสองครั้งในปี พ.ศ.2440 และ พ.ศ.2449 เพื่อกระชับสัมพันธไมตรีและศึกษาความเจริญทางศิลปวิทยาการของประเทศเหล่านั้นด้วย
• ห้องประติมากรรม จัดแสดงผลงานประติมากรรมในยุคของการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองจากสมบูรณาญาสิทธิราชมาเป็นระบอบประชาธิปไตยในปี พ.ศ.2475 ส่งผลให้รัฐบาลมีบทบาทในการสนับสนุนและอุปถัมภ์ศิลปกรรมแขนงต่างๆ แทนราชสำนัก และเป็นช่วงที่ศาสตราจารย์ ศิลป์ พีระศรี ศิลปินชาวอิตาเลียน ผู้ก่อตั้งโรงเรียนประณีตศิลปกรรม(มหาวิทยาลัยศิลปากร) และเป็นกำลังสำคัญในการส่งเสริมให้เกิดความเคลื่อนไหวในทางสร้างสรรค์ เพื่อยกระดับวงการศิลปะไทยให้ก้าวหน้าทัดเทียมอารยประเทศ จนได้รับการยกย่องว่า เป็นบิดาแห่งศิลปะร่วมสมัยในประเทศไทย

นิทรรศการหมุนเวียน

พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ หอศิลป จัดนิทรรศการหมุนเวีนยตลอดปี เดือนละ 2-4 นิทรรศการ ผลงานที่นำมาจัดแสดงเป็นผลงานทัศนศิลป์ทุกประเภท ที่ผ่านการพิจารณาคัดเลือกจากคณะกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิในวงการศิลปะ เป็นผลงานของศิลปินที่มีชื่อเสียงระดับชาติ ทั้งชาวไทยและชาวต่างประเทศ