La storia del Palazzo come museo nazionale, regolarmente aperto al pubblico, comincia nel 1953 anno in cui Palazzo Barberini diventa sede della Galleria Nazionale di Arte Antica insieme a Palazzo Corsini, che lo era già dal 1895.
Nel corso degli anni la collezione di Palazzo Corsini si era ampliata tramite acquisti e donazioni, come l’acquisizione della collezione Torlonia e del Monte di Pietà del 1892, la donazione di Henriette Hertz del 1915 e l’acquisto della collezione Chigi del 1918. L’ampliamento delle collezioni rende indispensabile l’acquisizione di nuovi spazi espositivi, individuati in Palazzo Barberini.
Diversamente dalla quadreria Corsini, dell’originaria collezione della famiglia Barberini rimane poco. Nel Settecento cominciano infatti le prime dispersioni, anche a causa dei dissidi tra i vari rami ereditari della famiglia, ma soprattutto nel 1934 viene emanato un Regio decreto che consente ai principi di vendere, anche all’estero, gran parte delle loro opere. Lo Stato, in cambio, acquisisce un piccolo nucleo di dipinti, tuttora individuabili grazie alla sigla “F” seguita da numeri progressivi (La Fornarina, ad esempio, è siglata F1).
Dunque mentre la sede di Palazzo Corsini raccoglie una quadreria storica a sé stante, palazzo Barberini presenta un allestimento cronologico e rappresentativo delle principali scuole pittoriche dal Duecento al Settecento, organizzato in modo da poter integrare nuove acquisizioni o prevedere diversi allestimenti della collezione.
Il Cinquecento e il Seicento sono i secoli più rappresentati con opere di Raffaello, Piero di Cosimo, Bronzino, Hans Holbein, Lorenzo Lotto, Tintoretto, fino ad arrivare a Caravaggio con la schiera di caravaggeschi, e al ricco Seicento con opere di Gian Lorenzo Bernini, Guido Reni, Guercino, Nicolas Poussin, Pietro da Cortona.
La collezione settecentesca conserva importanti opere di Maratti, Batoni, Canaletto, Subleyras, Mengs e van Wittel; oltre che i dipinti della donazione del Duca di Cervinara, con le raffinate tele di Fragonard e Boucher, e quelli della donazione Lemme, con i rari bozzetti di Corvi e Ghezzi.
La galleria Corsini è l’unica quadreria settecentesca romana ad essere ancora oggi pressoché inalterata: questo perché al momento della vendita del palazzo al Regno d’Italia (1883) il principe Tommaso Corsini donò, in blocco con l’edificio, l’intera collezione di opere.
Le raccolte vennero create grazie al contributo dei vari componenti della famiglia, a partire dal nucleo più antico messo insieme a Firenze dal marchese Bartolomeo (1622-85). Accanto a questo fondo fiorentino, anche il ramo romano dei Corsini allestì una raccolta di opere già a partire dall’inizio del Seicento. La collezione presente nel palazzo di via della Lungara venne avviata da papa Clemente XII (Lorenzo Corsini, 1652-1740) e dal cardinal nepote Neri Maria (1685-1770): vi confluirono una trentina di opere del fondo fiorentino, altri dipinti da quello romano, le proprietà di Lorenzo (tra cui i dipinti a lui donati una volta divenuto pontefice nel 1730) e gli acquisti curati da Neri Maria. Quest’ultimo ampliò l’orizzonte della collezione, guardando ai maestri del Seicento, italiani e non (Caravaggio, Reni, Guercino, Rubens, van Wittel), alla tradizione cinquecentesca italiana e alla pittura a lui contemporanea.
Nel corso dell’Ottocento la raccolta venne modificata attraverso vendite ed acquisti, adattando il catalogo delle opere al gusto dell’epoca. Dopo la vendita del palazzo e della collezione al Regno d’Italia nel 1883, la raccolta originaria si arricchì grazie all’acquisizione del fondo Torlonia (1892), in previsione dell’apertura della prima Galleria Nazionale italiana, ospitata in palazzo Corsini dal 1893. Negli anni immediatamente successivi alla nascita della Galleria Nazionale, lo Stato italiano vi destinò, tra le altre, le collezioni Chigi, Monte di Pietà, Hertz, acquisite al fine di ampliare l’orizzonte storico della raccolta.
Negli anni ’20 una parte di essa confluì nell’appena istituito Museo di Palazzo Venezia, destinato ad illustrare la storia dell’arte medievale e rinascimentale: progetto che ebbe vita breve e travagliata. Gli spazi limitati della galleria Corsini non erano comunque sufficienti ad esporre la gran mole di opere che erano state aggiunte al nucleo originario: nel 1949 lo Stato acquistò palazzo Barberini per trasferirvi in blocco le opere della Galleria Nazionale, riaperta nella nuova sede nel 1953. Lo svuotamento della galleria Corsini durò circa trent’anni: nel 1984 si decise infatti di ripristinare la raccolta Corsini nel palazzo di appartenenza, lasciando a palazzo Barberini soltanto i gruppi di opere che erano state aggiunte dopo la donazione del 1883.