1876 beauftragt Großherzog Friedrich Franz II. den Architekten und Oberhofbaurat Hermann Willebrand (1816–1899) mit Planung und Bau des Großherzoglichen Museums in unmittelbarer Nähe zur Schweriner Residenz. Nach Abschluss der Planung äußert sich Willebrand seiner Zeit voraus, dass die gesamte Innenausstattung äußerst einfach ausgeführt werde, um eine Konkurrenz zwischen Bauplastik oder Raumbemalung und den ausgestellten Werken zu vermeiden. Friedrich Schlie (1839-1902), erster Direktor, zieht für das Museum die bedeutendsten Werke aus allen großherzoglichen Schlössern des Landes im Museum zusammen. 1891 klassifiziert Wilhelm Bode die Schweriner Gemäldegalerie als die bedeutendste nach Berlin Dresden, München und Wien. 1919 gehen Museum und Sammlungen in Landesbesitz über, bedeutende Außenstellen werden das Schlossmuseum 1921/1974, Schloss Güstrow 1972 und Schloss Ludwigslust 1986.