Ein wesentlicher Bestandteil der Sammlung ist zudem der österreichischen Malerei des 19. Jahrhunderts gewidmet. Werke des Biedermeiers, des Realismus und des Stimmungsimpressionismus veranschaulichen die Entwicklung von der detailgenauen Naturbeobachtung hin zu einer zunehmend subjektiven Bildauffassung. Künstler wie Ferdinand Georg Waldmüller, Friedrich Gauermann, Emil Jakob Schindler oder Anton Romako markieren dabei entscheidende Übergänge zwischen Tradition und Moderne.

Über die Malerei hinaus umfasst die Sammlung bedeutende Positionen des österreichischen Jugendstils und des Kunstgewerbes der Jahrhundertwende. Möbel, Entwürfe und Objekte von Otto Wagner, Josef Hoffmann, Koloman Moser sowie Arbeiten der Wiener Werkstätte verdeutlichen das enge Zusammenspiel von Kunst, Architektur und Design. Ergänzend dazu präsentiert das Museum ausgewählte Werke außereuropäischer Kunst aus Afrika, Ozeanien und Ostasien, die das weit gefasste kunsthistorische Interesse der Sammler widerspiegeln.

Seit der Eröffnung des Museums im Jahr 2001 bietet das Leopold Museum einen konzentrierten Überblick über zentrale Entwicklungen der österreichischen Kunstgeschichte. Neben der permanenten Sammlung zeigt das Haus regelmäßig thematische Sonderausstellungen und monografische Präsentationen, die kunsthistorische Fragestellungen vertiefen und neue Perspektiven auf bekannte Künstler eröffnen. Damit nimmt das Leopold Museum eine zentrale Rolle im internationalen Museumsdiskurs zur österreichischen Moderne ein.