Das Kunstmuseum in Nischni Tagil befindet sich in drei historischen Gebäuden im Stadtzentrum. Das Hauptgebäude, das 1865 im Kaufmannsstil erbaut wurde, gehörte dem Tagiler Kaufmann P. T. Aksjonow. Hier befinden sich die Hauptausstellungsräume und die Verwaltung des Museums. Nebenan gibt es einen kleinen Garten mit Parkskulpturen. Das Gebäude hat drei Etagen, und auf dem Dach über dem Hauptsaal befindet sich eine Glaskuppel für zusätzliches Licht.

Nach dem Krieg wurde das Gebäude durch einen zweigeschossigen Anbau erweitert, der ebenfalls mit einer Glaskuppel ausgestattet ist. Vor dem Eingang zum Museum steht die Skulptur „Städtischer Engel“ von Alexander Ivanov, die einen Mann mit Flügeln und einem Hund zu seinen Füßen darstellt.

Gegenüber dem Hauptgebäude befindet sich der zweite Gebäudeteil des Museums, in dem die Ateliers von Künstlern und Bildhauern untergebracht sind. Dieses Gebäude ist im russischen Stil gestaltet und erinnert an das Russische Museum in Moskau. Es ist ein Kulturdenkmal regionaler Bedeutung.

Neben dem Ateliergebäude befindet sich das Gebäude des Künstlerverbands von Nischni Tagil. Auch in der Nähe des Hauptgebäudes des Museums gibt es eine Bibliothek, die in einem ehemaligen Wohnhaus untergebracht ist.

In der Nähe befinden sich die Demidov-Proviantlager aus dem 18. Jahrhundert, in denen das Museum für Natur und Umweltschutz sowie das Museum „Fondokhranilishche“ untergebracht sind. In der Nähe steht ein Denkmal für den Panzer T-34. In der Nähe befinden sich das Historisch-Regionalmuseum von Nischni Tagil und die Verwaltung des „Museums-Reservats ‚Bergbau-Ural‘“. Zwischen diesen Objekten befindet sich eine Ausstellung alter Fabriktechnik. Neben dem zweiten Gebäudeteil des Museums befindet sich das Museum „Haus des seltenen Buches“.

All diese Gebäude und Objekte bilden einen einheitlichen Museumsverbund.

Das Hauptgebäude des Museums wurde ursprünglich als Lebensmittellager genutzt und gehörte der Familie Aksjonow bis zur Revolution. Nach 1917 wurde hier ein Jugendclub eingerichtet. Der zweite Gebäudeteil des Museums war zuvor eine Stadtschule.

Die Gründung des Museums ist mit der Evakuierung von Vertretern der Intelligenz und Kunstwerken aus dem belagerten Leningrad und dem besetzten Ukraine während des Zweiten Weltkriegs verbunden. In dieser Zeit wurden in Nischni Tagil ein Puppentheater, eine Kunstschule und ein Museum eröffnet, das damals „Oblastliche Kunstgalerie“ genannt wurde. 1943 fand die erste Kunstausstellung statt, die die Grundlage für die Gründung des Museums bildete, das am 30. September 1944 eröffnet wurde.

In den Jahren 1955 und 1963 wurde das Museumsgebäude zur Rekonstruktion geschlossen, nach der die Fläche um anderthalb Mal vergrößert wurde.

Heute umfasst die Sammlung des Museums etwa 10.000 Werke der russischen und westeuropäischen Kunst vom 16. bis zum 21. Jahrhundert. Hier sind Werke bekannter russischer Künstler wie Borowikowski, Tropinin, Kramskoi, Schischkin, Sawrassow, Makowski, Lewitan, Repin und andere vertreten. Im Museum werden auch Werke der Renaissance aufbewahrt, darunter die „Tagil-Madonna“, die Rafael Santi zugeschrieben wird.

Der Schwerpunkt der Sammlungstätigkeit des Museums liegt auf der heimischen Kunst des 20. Jahrhunderts, insbesondere auf den Werken von Künstlern aus Nischni Tagil, Moskau und St. Petersburg. Wichtige Mini-Sammlungen sind im Rahmen der Projekte „Zurückgekehrter Name“ und „Künstler der Gewissensgefangenen“ zu finden, die auf dem Festival „Intermuseum-2009“ ausgezeichnet wurden.

Die Sammlung des Museums umfasst Werke von Ural- und Tagil-Künstlern wie Turzhansky, Antonov, Berngard, Brusilovsky, Volovich und anderen. Diese Werke spiegeln die Entwicklung der Kunst im Ural und der „Tagil-Schule“ wider.

Das Museum veranstaltet aktiv Ausstellungen, um das Publikum mit den Werken von Tagiler Künstlern und Meistern des Tagiler Tabletts bekannt zu machen. Seit 1967 finden hier Ausstellungen von Kinderkunst statt. Das Museum engagiert sich auch in der Bildungs- und Restaurierungsarbeit, für die es auf dem Festival „Intermuseum-2008“ ausgezeichnet wurde. In den Jahren 2010 und 2011 wurde das Museum Gewinner des Stipendienwettbewerbs der W. Potanin-Stiftung, in dessen Rahmen die Projekte „Soldaten. Soldaten. Soldaten“ und „Ursprüngliches Licht von Salafiil“ realisiert wurden.