Nel corso del Novecento il Museo Revoltella ha continuato a svilupparsi diventando un'istituzione culturale sempre più prestigiosa e un importante riferimento per l'arte moderna e contemporanea, presentando tutti i nomi più significativi del '900 italiano, tra cui Casorati, Sironi, Carrà, Mascherini, Bolaffio, Morandi, De Chirico, Manzù, Marini, Fontana e Burri - di notevole interesse anche le mostre che hanno dato rilevanti contributi scientifici alla conoscenza dell'arte degli ultimi due secoli.
Negli anni '60 il museo si è ampliato ulteriormente acquisendo il vicino palazzo Brunner, dove, attraverso una lunga opera di ristrutturazione, iniziata nel 1968 su progetto di Carlo Scarpa, e terminata nel 1991, sono stati ricavati nuovi spazi espositivi per la galleria d'arte moderna.