В здании галереи на Крымском Валу размещена единственная в стране постоянная экспозиция отечественного искусства ХХ века. Работы всемирно известных мастеров русского авангарда 1900–1920-х годов (К. С. Малевича, В.В. Кандинского, М.З. Шагала, П.Н. Филонова, Л. С. Поповой) сменяются произведениями социалистического реализма 1930–1950-х годов.

Творчество художников «сурового стиля» 1960-х демонстрируется параллельно с искусством представителей андеграунда, положивших начало второй волне русского авангарда. Завершающая часть экспозиции, в которой представлены работы 1980–1990-х годов, носит принципиально открытый характер — Третьяковская галерея готова пополнять свое собрание новыми и актуальными произведениями отечественных авторов.

Кроме того, в залах галереи на Крымском Валу регулярно проходят разнообразные выставки: классического и современного искусства, отечественных и зарубежных мастеров.

С 2002 года в Третьяковской галерее на Крымском Валу работает Детская творческая мастерская. Особенности работы с юными посетителями в этом центре детского творчества определяются соседством с экспозицией «Искусство ХХ века», где представлены все самые смелые эксперименты в области художественного языка последнего столетия.