La colección del Museo Tamayo está compuesta por más de mil obras de artistas nacionales e internacionales. A lo largo de su vida, Olga y Rufino Tamayo consolidaron un importante acervo que posteriormente fue donado al Museo Rufino Tamayo. Su intención era ofrecer al público mexicano la oportunidad de conocer arte internacional de la más alta calidad y representativo de los distintos movimientos surgidos después a la Segunda Guerra Mundial. El conjunto incluye piezas de algunos de los artistas más reconocidos de la segunda mitad del siglo XX, como Pablo Picasso, Henry Moore, Isamu Noguchi, Franz Kline, Helen Frankenthaler, Wifredo Lam, Roberto Matta, Jesús Rafael Soto, Louise Nevelson y George Segal. El museo ha continuado su labor bajo la misión original de presentar algunas de las manifestaciones más relevantes del arte contemporáneo. Con el paso de los años, al acervo fundacional se han incorporado ejemplos de diversas prácticas y formatos, consolidando así una institución que, hasta el día de hoy, mantiene vigente el proyecto iniciado por Olga y Rufino Tamayo.