O Museu, dedicado à obra de José Malhoa, foi criado em 1933, uns meses antes da morte do pintor, e instalado provisoriamente na Casa dos Barcos, no Parque D. Carlos I, cedida e beneficiada pelo Hospital Termal. No ano seguinte é apresentado um estudo do arquitecto Paulino Montês para edifício próprio, que é inaugurado em 1940. É o primeiro edifício do país construído de raíz para instalar um museu, sendo um interessante exemplar da arquitectura modernista nacional.
A colecção do museu reúne um acervo de referência do naturalismo português em torno de Malhoa, representado por um núcleo que inclui o Retrato de Laura Sauvinet, Gritando ao Rebanho, Vinha no Outono, Nuvens, Últimas Notícias, Primavera, Conversa com o Vizinho e as Promessas. O Grupo do Leão – que Malhoa integrou com Silva Porto, Columbano, António Ramalho, João Vaz, Henrique Pinto e Moura Girão -, está também representado no acervo do museu assim como outros contemporâneos como Marques de Oliveira.
Ainda dentro do naturalismo, possui obras de Veloso Salgado e Luciano Freire. São também dignos de referência os retratos da autoria dos pintores Malta e Medina e algumas obras modernistas de Eduardo Viana. A colecção de escultura conta com obras de Francisco Franco e Leopoldo de Almeida.
A cerâmica, com fortes tradições nas Caldas da Rainha, tem uma secção centrada na figura de Rafael Bordalo Pinheiro. De sua autoria vê-se ainda a Paixão de Cristo, conjunto de esculturas de terracota constituindo nove grupos.