Коллекция искусства ⅩⅩ века располагается в здании Третьяковской галереи на Крымском Валу. Еще на стадии проектирования это здание в 1959 году было закреплено решением правительства за вновь созданной Государственной картинной галереей СССР. Этот проект, выполненный в мастерской имени И.В.Жолтовского (архитекторы Ю.Н.Шевердяев, Н.П.Сукоян и другие), был утвержден в 1964 году, но его строительство затянулось и превратилось в типичный советский долгострой. В итоге здание, задуманное как продолжение Нескучного сада и Центрального парка культуры и отдыха им. А.М.Горького в сторону Кремля, было завершено лишь в конце 1970-х. Постройка решена как крупномасштабный парковый павильон, ориентированный на набережную Москвы-реки. Отсюда его относительно небольшая высота и значительная протяженность вдоль набережной, а также сквозная колоннада, проходящая по всему периметру первого этажа. Здание обладает огромными выставочными площадями (более 12000 м²), что таит интересные экспозиционные возможности в сочетании с несколькими протяженными анфиладами, большими залами, предусматривающими возможности разнообразных пространственных трансформаций, единым сквозным решением вестибюля и лестничных маршей и огромными окнами, открывающими эффектные панорамы на Кремль, Москву-реку и парк.

Объединение Государственной Третьяковской галереи и Государственной картинной галереи СССР, закрытие основного здания Третьяковки в Лаврушинском переулке почти на десятилетие сделало здание на Крымском валу единственной экспозиционной площадью музея. Основная экспозиция в нем представила зрителям широкую картину творческого наследия отечественных мастеров, работавших в 1920-1960-е годы. Кроме того, в залах развернулась интенсивная выставочная деятельность.

Ныне в здании Третьяковской галереи на Крымском Валу открыта экспозиция искусства ⅩⅩ века, в нем проходят крупные выставки, разнообразные по тематике и экспозиционному материалу; реализуются смелые проекты, устраиваются мастер-классы с известными современными художниками в рамках деятельности Клуба современного искусства.