Хотя в завещании П.М. Третьяков писал о необходимости законсервировать собрание и не расширять его, данное пожелание никогда не выполнялось. Если в 1892 г. в коллекцию входило 62 иконы, 1276 картин, 471 рисунок и 9 скульптур, по каталогу 1898 г. собрание насчитывало уже более 3300 произведений. Сегодня Государственная Третьяковская галерея, получившая это название в 1918 г., хранит десятки тысяч произведений и является одной из главных достопримечательностей Москвы.
После смерти Третьякова музеем должен был управлять совет Галереи. В первый состав этого совета вошли такие известные личности, как: князь В.М. Голицын, дочь Третьякова А.П. Боткина, художники В.А.Серов и И.С.Остроухов, коллекционер И.Е. Цветков. В это время был полностью перестроен жилой дом Третьяковых, его сделали целиком приспособленным для функционирования в режиме музея. Согласно декрету Совнаркома от 3 июня 1918 года Третьяковская галерея была национализирована и передана в ведение Народного комиссариата просвещения. Благодаря счастливой случайности Третьяковская галерея не утратила в названии фамилию своего основателя, как это случилось со многими другими подобными музеями, а стала называться – «…имени Третьяковых».
Об участии московского художника и коллекционера И.С. Остроухова в Совете по управлению Третьяковской галереей (начало 20 в.) рассказывается в статье Л. Иовлевой «Илья Семенович Остроухов и Третьяковская галерея» (Русское искусство. – 2009. – № 3. – С. 10-21).
Новая эпоха в жизни Третьяковской галереи началась в 1913 году, когда совет возглавил художник и историк-искусствовед И.Э. Грабарь. Под его руководством экспозиция Третьяковской галереи была преобразована по принципу самых известных музеев Европы. Было решено — картины каждого художника собрать в одном зале, кроме того, разместить экспонаты в хронологическом порядке, начиная от древнерусской иконописи и заканчивая произведениями современных художников. Также была проведена работа по составлению полного научного описания коллекции.
Участник и свидетель развития галереи в 20-30 гг. ХХ столетия – автор статьи «Галерея без Третьякова» (Наше наследие. – 2006. – № 78. – С. 28-48) Л. Иовлева дает оценку развития и деятельности музея в эти годы. В этот период в Третьяковскую галерею пришли собрания Щербатова, Харитоненко, а также полотна из дворянских подмосковных усадеб. Картины иностранных художников из Третьяковской галереи были переданы в музеи западного искусства. В то же время, в галерее было присоединено в качестве филиалов несколько музеев с собраниями русской живописи. Постепенно в Третьяковской галерее сконцентрировалась богатейшая экспозиция произведений русских художников, в том числе авангардистов: Малевича, Кандинского, Татлина, а также ценнейшие произведения древнерусской иконописи, в частности Андрея Рублева.
Собрание памятников древнерусского искусства в Третьяковской галерее по своему качеству и полноте является единственным в мире. В основном оно составлялось в 20-30-е годы, но начало коллекции было положено Третьяковым. «Каталог древнерусской живописи: опыт историко-художественной классификации» (М.: Искусство, 1963), составленный В.И. Антоновой и Н.Е. Мневой, включает 1443 произведения (IХ–ХVI вв.), описанные в 1053 статьях, и дает представления о всех школах древнерусской живописи. Альбом «Третьяковская галерея: древнерусское искусство» (М.: Изобразительное искусство, 1968) помимо живописи включает и произведения древнерусской скульптуры и прикладного искусства.
После начала Великой Отечественной войны в Государственной Третьяковской галерее началась активная деятельность по демонтажу и эвакуации экспозиции. Картины извлекали из рам и подрамников, накатывали на валы, упаковывали в металлические емкости и запаивали. Работы были проведены в сжатые сроки, и уже в середине лета 1941 года в Новосибирск отправился эшелон с экспозициями первой очереди Третьяковской галереи (самыми ценными произведениями).
После того, как советские войска отбросили захватчиков на запад, стало возможным возвращение музейных экспозиций из эвакуации, и в 1943 году их стали готовить к возвращению в Москву. Комиссия, в которую вошли искусствоведы, реставраторы и другие специалисты, пришли к выводу, что все возвращенные экспонаты находятся в отличном состоянии. Началось размещение экспозиции в залах музея, и 17 мая 1945 года Государственная Третьяковская галерея была вновь открыта для посетителей.
Период с 1950 по 1970 гг. был очень плодотворным для музея. В дар Третьяковской галерее было передано несколько ценных художественных коллекций, которые еще больше обогатили фонды галереи. Среди картин, подаренных музею, были работы Бенуа, Петрова-Водкина, Рериха, Сарьяна, Саврасова, Врубеля и других художников
Уже в 50-е годы стало ясно, что здание галереи недостаточно для полноценного размещения экспозиции. В 1956 году было принято решение о строительстве нового помещения для экспозиции Третьяковской галереи. Местом строительства выбрали площадку на берегу Москвы-реки, недалеко от Кремля и дома в Голутвине, в котором родился Третьяков. Планировалось завершить строительство в 1961 году, после чего в новое здание должны были перевести всю экспозицию галереи. Но в 1959 году строящееся здание было передано Картинной галерее СССР. Здание на Крымском Валу было построено лишь в 1970 году, а в 1985 коллекция Картинной галереи СССР была объединена с Третьяковской галереей в единый комплекс с названием «Государственная Третьяковская галерея».
В 1980 году Третьяковскую галерею возглавил Ю.К. Королев, под руководством которого началась грандиозная реконструкция галереи: необходимо было не только модернизировать старое здание, но и сохранить его исторический облик.
В 1984 году при галерее был построен депозитарий (хранилище предметов искусства) и реставрационные мастерские, а в 1986 году Третьяковская галерея в Лаврушиснком переулке закрывается для посетителей. Часть произведений на время реконструкции была перевезена в музей на Крымском Валу, а часть – в депозитарий. В 1986 году к Третьяковской галерее были присоединены дома-музеи П.Д. Корина и В.М. Васнецова, музей-квартира А.М. Васнецова, музей-мастерская А.С. Голубкиной, после чего галерея получила название Всесоюзного (позже Всероссийского) музейного объединения Государственная Третьяковская галерея. В период длительной реконструкции музей не бездействовал, по-прежнему проводились выставки, которые пользовались огромной популярностью у посетителей.
Спустя 9 лет, в 1995 году, реконструкция была завершена, и обновленный музей открыл свои двери для посетителей. В результате проведенных работы площадь, предназначенная для размещения экспозиций, увеличилась в полтора раза – в музее появилось 10 новых залов.
Благодаря таким изменениям стало возможным увеличить объем древнерусской экспозиции, открыть залы для скульптурных произведения XVIII–XX веков, а для панно «Принцесса Греза» Врубеля был спроектирован специальный зал.
На протяжении многих лет произведения из коллекции Третьяковской галереи можно увидеть на выставках в зарубежных и российских городах, сотрудники музея проводят научно-исследовательскую работу, осуществляют публикационную и популяризаторскую деятельность. В стенах галереи работает детская студия. Регулярно проводятся музыкальные вечера. Продолжают пополнятся музейные фонды галереи. В 1996 году, в продолжение старинной традиции, был создан Попечительский совет. В 2006 году торжественно отмечалось 150-летие рождения галереи, которое было отмечено рядом культурных мероприятий. На сегодняшний день в собрании Третьяковской галереи находится около 150 тысяч произведений искусства, часть из которых можно увидеть в основном здании в Лаврушинском переулке и в корпусе, расположенном на Крымском Валу.