Das Museum Folkwang verdankt seinen Ruf den herausragenden Sammlungen zur Malerei und Skulptur des 19. Jahrhunderts, der klassischen Moderne sowie der Kunst nach 1945. Die Wegbereiter der Moderne sind durch herausragende Bilder von Cézanne, Gauguin und van Gogh vertreten, aber auch die deutsche Romantik (C. D. Friedrich, Carus) sowie Courbet, Daumier, Manet und Renoir sind mit Meisterwerken präsent. Die zahlreichen Werke der deutschen Expressionisten und des Blauen Reiters sind von einzigartiger Qualität. Aus den 50er und 60er Jahren des 20. Jahrhunderts sind vor allem die großformatige amerikanische Farbfeldmalerei (Newman, Rothko, Reinhard, Stella) und das deutsche Informel (Nay, Schumacher, Thieler) zu nennen.

Seit der Gründung des Museums wurden parallel zu Werken der Malerei auch Aquarelle, Zeichnungen und Druckgrafiken gesammelt. In ihrer Ausrichtung ist die Grafische Sammlung daher der Gemäldesammlung verwandt. Ein wichtiger Sammlungsschwerpunkt liegt auf Werken der Klassischen Moderne, insbesondere des Expressionismus. Die Grafische Sammlung umfasst ca. 12.000 Blatt aus dem 19. und 20. Jahrhundert, rund ein Viertel davon sind Zeichnungen und Aquarelle.

Die Fotografische Sammlung des Museum Folkwang wurde 1978 gegründet, seither wird kontinuierlich gesammelt und ein internationales Ausstellungsprogramm realisiert. Sie zählt zu den herausragenden europäischen Museumssammlungen und umfasst mehr als 55.000 Fotografien.
Das Deutsche Plakat Museum ist einmalig in Deutschland und besitzt eine der größten Spezialsammlungen weltweit: Mehr als 380.000 Plakate aus Politik, Wirtschaft und Kultur zählen heute zu seinem Bestand.
Eine weitere Besonderheit bietet die Sammlung alte und außereuropäische Kunst. Sie umfasst etwa 1.300 Objekte antiker und außereuropäischer Kunst sowie europäischem und außereuropäischem Kunstgewerbe von 4.000 v. Chr. bis ins 19. Jahrhundert. Hier liegt ein noch ungehobener Schatz, der bislang nur in kleinen Ausschnitten präsentiert werden konnte.