El Museo de Luxemburgo, fundado en 1818 por orden del rey Luis XVIII en el palacio del mismo nombre, puede considerarse el precursor del Museo de Arte Moderno. Fue uno de los primeros museos europeos donde se exhibieron obras de artistas contemporáneos. Si diez años después de la muerte de un artista sus pinturas adquirían valor cultural, se transferían al Louvre. Así, en el Museo de Luxemburgo se acumuló una gran cantidad de obras de arte moderno que requerían salas más amplias. En 1937, el museo obtuvo el estatus de Museo Nacional de Arte Moderno, y se comenzó a preparar un nuevo espacio en el Palacio de Tokio.

El Palacio de Tokio, nombrado por la avenida Tokio, fue construido para la Exposición Mundial de Artes y Tecnologías en París en 1937. Durante la exposición, sirvió como lugar para proyectos culturales y talleres, recibiendo delegaciones extranjeras y representantes del arte. La inauguración del museo estaba prevista para 1939, pero debido a la Segunda Guerra Mundial, se llevó a cabo solo el 9 de junio de 1947. Durante este período, las colecciones del Museo Nacional de Arte Moderno se unieron a las de la Galería Jeu de Paume, donde anteriormente se habían transferido algunas de las obras del Museo de Luxemburgo. Esta unión permitió al museo reunir una rica colección de escuelas extranjeras de pintura.

El primer director del museo fue Jean Cassou, escritor y crítico de arte, quien amplió significativamente las colecciones del museo. Gracias a sus conexiones con personas famosas, el museo se enriqueció con obras maestras de maestros como Pablo Picasso y Georges Braque. En 1977, el museo se trasladó a un nuevo edificio en el Centro Georges Pompidou, lo que dio un nuevo impulso para adquirir obras de arte moderno y contemporáneo de todo el mundo. Desde 2010, el museo organiza exposiciones temporales en las sucursales del centro Pompidou en Metz y Málaga.

El Museo Nacional de Arte Moderno, que alberga más de 60 mil obras, es uno de los más grandes de Europa. Está dedicado al arte de los siglos XX y XXI e incluye obras de artistas rusos como Vasily Kandinsky, Marc Chagall, Natalia Goncharova, Mikhail Larionov y Kazimir Malevich.