Situé au cœur du château de Guillaume le Conquérant, dans un bâtiment contemporain, le musée des Beaux-Arts compte parmi les musées les plus importants de France en matière de peinture européenne des XVIe et XVIIe siècles (France, Italie, Flandres, Hollande), tandis que sa collection de gravures en fait l'un des lieux incontournables. Depuis 2007, le château médiéval accueille un parc de sculptures.

Le musée des Beaux-Arts de Caen présente un vaste panorama de la création du XVe au XXe. siècle. Il conserve l’une des plus riches collections de peinture des musées en régions pour les XVIe et XVIIe siècles italien (Cosme Tura, Giordano, Guerchin, Pérugin, Tintoret, Véronèse), français (Champaigne, Poussin, Vouet), flamand et hollandais (Bruegel, Rubens, Ruysdael, Seghers, Van Der Weyden).

Le XVIIIe siècle est représenté à travers des portraitistes et des paysagistes français et italiens (Boucher, Rigaud, Tournières, Tiepolo...) tandis que le XIXe siècle se dévoile autour des peintres romantiques et réalistes (Courbet, Delacroix,Géricault) ou encore Corot et les paysagistes de Barbizon. La Normandie comme lieu d’inspiration est également présente grâce à Boudin, Monet puis, au delà de l’impressionnisme, Bonnard, Dufy, Marquet, Von Dongen, Vuillard,... Le XXe siècle s’ouvre sur le cubisme français, présenté depuis 2017 dans une nouvelle salle (Gleizes, Metzinger, Ozenfant, ...). Les collections contemporaines se déploient autour de grands thèmes tels l’allégorie, l’espace et la lumière (Barcelò, Balthus, Debré, Frydman, Joan Mitchell, Music, Neumann,Pincemin, Plensa, Rebeyrolle, Reigl, Sicilia, Vieira da Silva,...). Chaque années, une selection d'entre elles sont accrochées en regard des collections du FRAC Normandie Caen sur un thème différent. Le cabinet des estampes regroupe l'exceptionnelle collections du Fonds Mancel de plus de 50 000 estampes, présentées en partie dans le cadre d’expositions temporaires (Callot, Dürer, Rembrandt, Tiepolo, Piranèse...).