Галерея была создана в 1842 году в соответствии с решением парламента от 1836 года. Первоначально была расположена в Королевском дворце Осло, но в 1882 году переехала в качестве арендатора на второй этаж здания, спроектированного Генрихом Эрнстом и Адольфом Ширмером и построенного в 1881 году для Музея скульптуры (Skulpturmuseets). В это же самое время ещё одна частная коллекция «Kobberstikk- og håndtegningsamlingen» арендовала третий этаж здания. В 1903 году Музей Скульптур был включен в Национальную галерею, а в 1908 году к ней присоединилась «Kobberstikk- og håndtegningsamlingen». Вскоре здание Национальной галереи была расширено южным крылом (1904—1907) и северным крылом (1918—1924)[1].

Прежние названия музея включают norske stats sentralmuseum for billedkunst и с 1903 по 1920 год Statens Kunstmuseum.

В 2013 году сообщалось, что галерея была ошибочно помечена как технически непригодная для размещения картин[2].

Музей декоративного искусства и дизайна закрылся в октябре 2016 года, а Музей современного искусства закрылся 3 сентября 2017 года. Национальная галерея закрылась в январе 2019 года[3].

11 июня 2022 года в Осло галерея открылась в новом здании, став самым большим художественным музеем в скандинавских странах[4].