A conversión do Centro de Arte Reina Sofía en Museo Nacional en 1988 apoiouse sobre o proxecto de formación dunha colección que unificara os fondos estatais de arte moderno e contemporáneo dispersos ata ese momento. Así, en 1992 presentouse por primeira vez, con vocación de permanencia e crecemento, a Colección do novo Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía.
O seu primeiro xerme foi a incorporación dos fondos do Museo Español de Arte Contemporáneo, creado en 1894 e desaparecido en 1988. Este contaba con obras premiadas nas Exposicións Nacionais de Belas Artes e no concurso da Academia de España en Roma, así como con pezas representativas das vangardas, proveniente de doazóns e dacións en concepto de pago de impostos como as realizadas, respectivamente, polos herdeiros de Julio González (1973) e de Joan Miró (1985). A este primeiro aporte uníronse os fondos de arte do século XX do Museo Nacional del Prado, que contaba cunha destacable colección de pintura cubista cedida polo historiador Douglas Cooper. A posteriores doazóns (como as formadas por obras de Le Corbusier en 1988 ou Lucio Fontana en 1991) uniuse en 1992 o legado de Dalí, outorgado por testamento, que completou un capítulo fundamental na representación das vangardas. Ese mesmo ano, o traslado do Guernica de Pablo Picasso deu á Colección a pedra angular sobre a que bascularía en adiante o discurso museolóxico.
Xunto a todo iso, a Colección creceu dende a súa orixe grazas ao desenvolvemento dunha firme política de adquisicións, iniciada en 1987 e dirixida tanto á arte española como a diversos contextos internacionais. De maneira destacada, a chamada Operación Picasso supuxo o ingreso, durante a década dos noventa, dun grupo de obras mercadas aos herdeiros do artista que completaron o panorama histórico e estético en torno ao Guernica. En 1995 estableceuse o ano de nacemento de Picasso (1881) como punto de partida cronolóxico da Colección, mentres as sucesivas adquisicións internacionalizaron e ampliaron o seu radio de acción, apoiando un discurso que hoxe abarca dende a orixe da modernidade ata a creación contemporánea, alimentado por ulteriores doazóns y dacións como as que permitiron o ingreso de conxuntos de obras de, entre outros, Jacques Lipchitz (1997), Robert Capa (1999), Antonio Saura (2001), Gustavo Torner (2004), Brassaï (2009), Roberto Matta (2011) ou Val del Omar (2012).
Na actualidade a Colección expandiuse aínda máis en canto a formatos (o cine e o vídeo son campos centrais de desenvolvemento), ámbitos históricos e marcos xeográficos (América Latina converteuse nunha liña fundamental de traballo), o que permite xerar, dende o presente, relatos plurais sobre a modernidade, os seus precedentes e as súas réplicas. Ademais, o Museo segue aumentando os fondos da Colección mediante a súa política de adquisicións, con especial atención ás doazóns e depósitos.