Национальная галерея была создана 30 марта 1920 года и размещалась в здании бывшего Музея военной истории России (Храм воинской славы) и быстро превратилась в центр грузинского искусства и культуры.
В 1932 году галерея была реорганизована, музей был перевезен в здание старинной церкви в районе Метехи, на его базе был основан Музей изобразительного искусства. Здесь выставлялись коллекции Историко-этнографического общества, Общества распространения грамотности и древнегрузинского искусства Тбилисского государственного университета. В музее были представлены коллекции, полученные от Музея древнего искусства и Метехи.
В 1933 году храм Метехи выделил территорию под музей. В результате в этот период музей был известен как Музей изобразительных искусств «Метехи». Первым директором музея был Дмитрий Шеварднадзе. Последующее развитие музея является заслугой его директора, академика Шалвы Амиранашвили.
Бывшее здание духовной семинарии, построенное в русском имперском стиле, также было передано во владение музею (тогда известному как Государственный музей изобразительных искусств) в 1952 году. По данным Платона Иоселиани, в конце XVII века на этом месте находился караван-сарай царя Левана.
Здание было построено в 1835 году по проекту швейцарского архитектора Джузеппе Бернардаци (1788–1840) и считалось одной из престижных тбилисских гостиниц. Владельцем этого помещения был фабрикант Яков Зубалашвили. Именно здесь, в 1837 году, остановился Николай I во время своего визита на Кавказ. В этом же здании был устроен бал в честь приезда императора Николая I в 1837 году. В 1840 году гостиницу приобрело духовное ведомство, и с тех пор и до 1905 года здесь размещалась Тбилисская духовная семинария, где учились многие известные деятели грузинской культуры. Также сюда поступил учиться Иосиф Джугашвили (Сталин) в 1894 году.
Во время обучения в семинарии, Сталин начал активно взаимодействовать не только с марксистскими группами, но и с рабочими инициативами, которые возникли на предприятиях Тифлиса. В 1898 году он стал членом «Месаме-даси», первой социал-демократической организации в Грузии. Однако в 1899 году, в последний год обучения, его исключили из семинарии под предлогом «неявки на экзамены по неизвестной причине».