Kolekcja Działu Sztuki Współczesnej liczy ponad sześć tysięcy obiektów reprezentujących wszystkie klasyczne dyscypliny. Zespół obejmuje prace z zakresu malarstwa, grafiki, rysunku, rzeźby, plakatu, tkaniny, ceramiki, fotografii. Uwzględnia również nowe sposoby ekspresji – instalacje, dokumentacje akcji artystycznych. O ich jakościowej wartości decyduje przede wszystkim malarstwo polskie, poza nielicznymi wyjątkami powstałe po 1945 roku, aż po czasy najnowsze. Prace 700 autorów tworzą szeroka panoramę zjawisk obrazujących główne kierunki i tendencje występujące w powojennej sztuce polskiej.

Droga pozyskiwania zbiorów była zróżnicowana; od depozytu z Centralnego Biura Wystaw Artystycznych z 1959 roku (który w 1982 roku przeszedł na własność Muzeum), po liczne zakupy od artystów uczestniczących w organizowanej w Zielonej Górze w latach 1963-1981 znaczącej ogólnopolskiej imprezie plastycznej Sympozja i Wystawy „Złotego Grona” oraz w późniejszym Biennale Sztuki Nowej (1985-1996).

Okres międzywojenny reprezentują m.in. pojedyncze prace Olgi Boznańskiej, Tadeusza Makowskiego, Władysława Strzemińskiego, Leona Chwistka, Stanisława Ignacego Witkiewicza. Zbiory malarstwa powojennego prezentują wszystkie znaczące nurty i opcje. Orientacja pokapistowska to prace m.in. Jana Cybisa, Zbigniewa Pronaszki, Wacława Taranczewskiego, Czesława Rzepińskiego, Tadeusz Piotra Potworowskiego. Wśród bogatego zbioru malarstwa czasów socrealizmu warto wymienić monumentalne, sztandarowe dzieło Andrzeja Strumiłły Nasza Ziemia. Okres „odwilży” reprezentowany jest m.in. słynnym dziełem Marka Oberländera Napiętnowani, pochodzący z przełomowej wystawy Młodej Plastyki, która odbyła się w warszawskim „Arsenale” w roku 1955 z okazji V Światowego Festiwalu Młodzieży i Studentów.

Na uwagę zasługuje obszerny zespół dzieł posługujących się językiem abstrakcji w rozmaitych odmianach. Od spontanicznego gestu, akcentującego ekspresyjne walory farby i faktury, po wizje z pogranicza metafory i znaku. W tym zestawie wyróżniają się m.in. obrazy Tadeusz Brzozowskiego, Jana Lebensteina, Alfreda Lenicy, Zbigniewa Tymoszewskiego, Jana Tarasina. Abstrakcję geometryczną reprezentują m.in. prace Henryka Stażewskiego, Stefana Gierowskiego, Zbigniewa Gostomskiego, Adama Marczyńskiego, Stefana Krygiera, Kajetana Sosnowskiego, Jana Berdyszaka. W obszarze surrealizmu i nurtu metaforycznego sytuują się dzieła Kazimierza Mikulskiego, Erny Rosenstein, Zbigniewa Makowskiego, Stanisława Fijałkowskiego, Urszuli Broll. Krąg malarstwa figuratywnego dokumentuje twórczość Edwarda Dwurnika, Jana Dobkowskiego, Antoniego Fałata, Marka Sapetty, Danuty Waberskiej, Jana Świtki i wielu innych. Nie sposób pominąć tu także prac wybitnych indywidualności polskiej sztuki – Tadeusza Kantora, Jerzego Nowosielskiego, czy Władysława Hasiora.

Zbiory grafiki i rysunku współczesnego także zawierają reprezentatywny zestaw czołowych polskich artystów (m.in. Władysława Strzemińskiego, Marii Jaremy, Andrzeja Wróblewskiego, Jerzego Panka, Leszka Sobockiego, Romana Opałki, Eugeniusza Geta-Stankiewicza, Jacka Gaja, Lucjana Mianowskiego, Eugeniusza Markowskiego, Zbigniew Lutomskiego, Izabelli Gustowskiej, Tadeusza Jackowskiego. Zestaw ten cechuje się dużą różnorodnością warsztatowo-formalną i tematyczną, ukazuje szerokie spektrum poszukiwań i możliwości twórczych współczesnych grafików polskich.

Istotną część zbiorów stanowi kolekcja prac związanych z ogólnopolską imprezą plastyczną wystaw i sympozjów Złotego Grona, które odbywały się w Zielonej Górze cyklicznie w latach 1963-1981. W skład tego zbioru, stanowiącego przegląd tendencji w ówczesnej sztuce polskiej, wchodzą prace takich twórców jak: Marian Bogusz, Jan Chwałczyk, Tadeusz Dominik, Zbigniew Dłubak, Natalia Lach-Lachowicz, Jan Szancenbach, Józef Gielniak, Stefan Krygier, Jerzy Rosołowicz, Henryk Musiałowicz, i wielu wcześniej wymienionych artystów. Dzięki Biennale Sztuki Nowej odbywającego się również w Zielonej Górze od połowy lat 80. do poł. 90., trafiły do zbiorów prace m.in. Jarosława Kozłowskiego, Tomasza Tatarczyka, Jerzego Truszkowskiego, Ryszarda Woźniaka, Grzegorza Sztabińskiego, Włodzimierza Pawlaka. Specyficznym elementem kolekcji są pokaźne zestawy prac m.in. Jana Berdyszaka, Kajetana Sosnowskiego, Mariana Kruczka, Józefa Marka, Andrzeja Gieragi, które funkcjonowały w ramach Galerii Autorskich w latach 1976-1997.

Dział Sztuki Współczesnej posiada również kolekcję powojennego, polskiego plakatu współczesnego, zawierającą prace wybitnych artystów reprezentujących polską szkołę plakatu m.in.: Tadeusza Trepkowskiego, Henryka Tomaszewskiego, Eryka Lipińskiego, Romana Cieślewicza, Józefa Mroszczaka, Jana Młodożeńca, Jana Lenicy, Wiktora Górki, Macieja Urbańca, Franciszka Starowieyskiego, Waldemara Świerzego.

Wyodrębniony, liczący około 2500 eksponatów zestaw stanowią prace dokumentujące twórczość plastyków związanych ze Środkowym Nadodrzem i Zieloną Górą od roku 1945 po dzień dzisiejszy. W tej grupie eksponatów znajdują się zwarte kolekcje, przekrojowo ukazujące drogę twórczą zarówno nieżyjących już nestorów lubuskiej plastyki: Stefana Słockiego, Klema Felchnerowskiego, Mariana Szpakowskiego, Hilarego Gwizdały, Andrzeja Gordona, Witolda Nowickiego, jak i nadal aktywnych twórczo artystów: m.in. Anny Gapińskiej-Myszkiewicz, Józefa Burlewicza czy Zbigniewa Szymoniaka. Zbiory te są w miarę możliwości wzbogacane dziełami przedstawicieli najmłodszej generacji skupionej wokół Instytutu Sztuki i Kultury Plastycznej Uniwersytetu Zielonogórskiego.