La collection d'œuvres modernes du musée des Beaux-Arts de Lyon illustre la plupart des grands mouvements de l’art moderne :

- Le fauvisme (Dufy, Marinot, Marquet)

- Les avant-gardes russe et allemande (Gontcharova, Larionov, Jawlensky)

- Le cubisme (Gleizes, La Fresnaye, Hayden, Survage) réunis autour du Violon de Braque (1911). D’autres artistes sont particulièrement bien représentés tels que Suzanne Valadon, Utrillo, mais aussi Bonnard, Vuillard, Chagall ou Dufy.

- La figuration réaliste entre les deux guerres forme un autre centre d’intérêt de la collection : Picasso avec une série de natures mortes des années 40, dont Le Buffet du Catalan (1943), et Matisse avec Jeune Femme en blanc, fond rouge (1946) occupent une place de choix.

- L’abstraction française non géométrique des années 50 et 60 : Bazaine, Manessier, Le Moal, Bryen, Geer et Bram van Velde, ainsi que Maria Helena Vieira da Silva et de Staël. Premier tableau de l’artiste à avoir été acquis par un musée français, le Paysage Blond de Dubuffet (1952) fait écho aux compositions abstraites d’Atlan, Debré et Tàpies.

Le legs exceptionnel de l’actrice Jacqueline Delubac, en 1997, a fait entrer au musée un ensemble d’œuvres de Braque, Léger, Dufy, Fautrier, Hartung, Lam, Victor Brauner, Dubuffet, Bacon… qui constituent désormais le noyau phare de cette collection. Au sein de cette donation domine la Femme assise sur la plage (1937) de Picasso.