Люксембургский музей, основанный в 1818 году по приказу короля Людовика XVIII в одноименном дворце, можно считать предшественником Музея современного искусства. Это был один из первых европейских музеев, где выставлялись работы современных художников. Если спустя 10 лет после смерти художника его картины приобретали культурную ценность, их передавали в Лувр. Таким образом, в Люксембургском музее накопилось множество произведений современного искусства, которые требовали более просторных залов. В 1937 году музей получил статус Государственного музея современного искусства, и для него начали готовить новое помещение в Токийском дворце.

Токийский дворец, названный по улице Токио-авеню, был построен к Всемирной выставке искусств и технологий в Париже в 1937 году. Во время выставки он служил местом для культурных проектов и мастерских, принимая иностранные делегации и представителей искусства. Открытие музея планировалось на 1939 год, но из-за Второй мировой войны оно состоялось только 9 июня 1947 года. В этот период коллекции Государственного музея современного искусства объединились с собраниями галереи Же де Пом, куда ранее передали часть экспонатов Люксембургского музея. Это объединение позволило музею собрать богатую коллекцию иностранных школ живописи.

Первым директором музея стал Жан Кассу, писатель и искусствовед, который значительно расширил коллекции музея. Благодаря его связям с известными людьми, музей пополнился шедеврами таких мастеров, как Пабло Пикассо и Жорж Брак. В 1977 году музей переехал в новое здание Центра Жоржа Помпиду, что дало новый импульс для приобретения произведений современного и новейшего искусства со всего мира. С 2010 года музей организует временные выставки в филиалах центра Помпиду в Меце и Малаге.

Национальный музей современного искусства, в фондах которого более 60 тысяч произведений, является одним из крупнейших в Европе. Он посвящен искусству XX и XXI веков и включает работы русских художников, таких как Василий Кандинский, Марк Шагал, Наталья Гончарова, Михаил Ларионов и Казимир Малевич.