1 мая 1919 года Орловский историко-художественный музей был временно открыт для посетителей. В мае 1921 года, с преобразованием комитета по охране предметов искусства и старины в губмузей, художественно-исторический музей становится его филиалом.

17 февраля 1925 года губмузей стал называться Орловским государственным объединенным музеем с тремя отделениями: историко-художественным, тургеневским и естественно-историческим. После того как в 1928 году был образован Орловский административно-территориальный округ Центрально-Черноземной области, Орловский государственный областной музей стал называться окружным музеем, с историко-художественным отделом. После упразднения Орловского округа в 1930 году Орловский окружной музей был переименован в Музей местного края. Он объединял четыре филиала: историко-культурный (бывший историко-художественный), тургеневский, естественно-исторический и антирелигиозный.

В 1932 году на базе историко-культурного и естественно-исторического музеев был создан Орловский краеведческий музей.

5 декабря 1957 года на основе коллекции художественного отдела ОКМ была открыта Орловская картинная галерея. В 1990 году галерея получила статус Орловского музея изобразительных искусств, который был открыт 20 ноября 1992 года.

В настоящее время музей занимает здание бывшего Дома политпросвещения обкома КПСС, построенного в 1959 году в неоклассическом стиле.

Помимо экспонатов, представляющих творчество местных художников, здесь часто проходят выставки шедевров мировой культуры: выставка произведений Ван Гога, выставка копий рисунков Сальвадора Дали.

5 декабря 2017 года К 60-летию Орловского музея изобразительных искусств открылась выставка новых поступлений из фондов музея.На ней представлены живопись, графика, скульптура, декоративно-прикладное и народное искусство. За десять прошедших лет музейное собрание пополнилось 1818 произведениями изобразительного искусства XIX–XXI вв. На выставке представлено свыше 170 экспонатов. Основным источником поступления произведений, за редким исключением, стали дары авторов и хранителей наследия. Особо ценным пополнением раздела русского искусства стала работа Г. Г. Мясоедова «Голова мужчины в венке из колосьев» (середина 1880-х гг.), которая была приобретена Министерством Культуры РФ и акварель Е. Д. Поленовой «Тропинка в лесу» (1880-1890-е г.), подаренная Е. Ю. Вавилкиной (г. Москва). Выставка открылась 5 декабря в 15 часов. Для посещений она будет открыта с 6 декабря.