Предшественником Музея современного искусства можно считать Люксембургский музей, который был создан в 1818 году в крыле одноименного дворца по приказу короля Людовика XVIII. Это был один из первых европейских музеев искусства, который принимал в свои экспозиции прижизненные творения художников-современников. Спустя 10 лет после смерти художника, если его картины за это время обретали ценность для мировой культуры, полотна из коллекции Люксембургского музея передавались на экспозицию в более престижный и известный Лувр. Таким образом, за многие годы в фондах Люксембургского музея накопилось немало произведений современного искусства, которые требовали более просторных выставочных залов. В 1937 году музей получил новый статус и стал именоваться Государственным музеем современного искусства, для которого стали подготавливать новые помещения в Токийском дворце.
Здание Токийского дворца, названного по наименованию улицы Токио-авеню, было построено специально к Всемирной выставке искусств и технологий, проходившей в Париже в 1937 году. На время выставки Токийский дворец был местом размещения различных культурных проектов и творческих мастерских, часто принимал иностранные делегации и представителей мира искусства. Поэтому открытие экспозиции музея современного искусства в этом здании запланировали на 1939 год, но этому помешала начавшаяся Вторая мировая война. Открытие музея, которое считается датой его официального основания, произошло 9 июня 1947 года. В этот период произошла интеграция коллекций Государственного музея современного искусства с коллекциями галереи Же де Пом, в которую много лет назад была передана часть экспонатов бывшего Люксембургского музея. Благодаря объединению коллекций в музее современного искусства появилось богатое собрание иностранных школ живописи.
Первым директором Государственного музея современного искусства назначили Жана Кассу, писателя и искусствоведа, который сделал огромный вклад в дело расширения коллекций музея. Его близкая дружба со многими известными людьми и их семьями позволила музею пополнять свои экспозиции шедеврами таких признанных мастеров, как Пабло Пикассо или Жорж Брак. Новая фаза расширения коллекций началась в 1977 году, когда Государственный музей современного искусства перебрался в новое здание – Центр Жоржа Помпиду. С этого момента музей активно приобретает и получает от дарителей произведения не только современного, но и новейшего искусства всех стран мира. Начиная с 2010 года, музей современного искусства нередко обустраивает полупостоянные и временные выставки в филиалах центра Помпиду в Меце и Малаге.
Национальный музей современного искусства, фонды которого включают в себя свыше 60 тысяч произведений искусства, является одним из крупнейших европейских музеев такого рода. Посвященный искусству XX–XXI веков, музей хранит и работы русских художников — в том числе 17 произведений Василия Кандинского (в частности «Мурнау. Пейзаж с башней», «Пестрый ансамбль» и др.), 4 картины Марка Шагала («Ослы и другие», «Падение Икара»), работы Натальи Гончаровой («Дама в шляпе»), Михаила Ларионова («Солнечный день»), Казимира Малевича («Бегущий человек», «Четыре фигуры с серпом и молотом»).