На 22 октомври 1928 г. с разпоредба на Столичния общински кмет ген. Владимир Вазов се създава музей с три отдела: музей, библиотека и архив. Обособяването на картинна галерия е част от дейността на музея. Първоначално библиотеката и музеят се намират в несъществуваща днес сграда, близо до ъгъла на улиците „Граф Игнатиев“ и „Г. С. Раковски“. През 1941 г. библиотеката, музеят, архивът и галерията са настанени в сграда на площад „Бански“ 3. Там с художествената сбирка се урежда първата постоянна картинна галерия в България. През 1948 г. част от Фонда на галерията е прехвърлен в новообразуваната Национална художествена галерия. Като самостоятелна институция СГХГ се обособява през 1952 г. През 1973 г. е предоставена сградата на бившето градско казино на ул. „Гурко“ 1. Официалното откриване на експозицията е през 1977 г.
Днес Софийската градска художествена галерия притежава една от най-значителните колекции на българското изкуство: 3500 живописни творби, 800 скулптури, 2800 графики и рисунки. През 2004 г. е основан фонд „Съвременно изкуство и фотография“. Основна задача на СГХГ е съхраняването, опазването и проучването на художественото наследство. Специалистите, работещи в институцията, се грижат за нейната колекция и представянето й пред обществеността чрез изложби, каталози и публикации.
Галерията разполага с 1100 кв. м. изложбена площ, разпределена в четири обособени пространства. Годишно в тях се организират около 30 изложби. Съществена част заемат експозициите с творби от фондовете на галерията. Представят се и гостуващи индивидуални, колективни и общи изложби на български и чуждестранни художници.