בעקבות מינויו של איסטלייק נרכשו יצירות אמנות מראשיתה של תקופת הרנסאנס, בייחוד מאזור איטליה, כאשר 148 יצירות נרכשו באירופה ו-46 בבריטניה עצמה. במהלך נסיעותיו איסטלייק רכש יצירות אמנות רבות אשר קלעו לטעמו האישי, ולא לטעמם של חבר המנהלים של הגלריה, כאשר כוונתו הייתה להוריש יצירות אלה לגלריה לאחר מותו.
השלישי במנהלי הגלריה, סר פרדריק ויליאם ברטון החל ברכישת אמנות מהמאה ה-18 וכן רכש כמה יצירות אמנות מאוספים פרטיים ובהם "השגרירים" מעשה ידי האנס הולביין הבן.
עם ייסודה של גלריית טייט לאמנות בריטית בשנת 1897 השפיעה אף היא על אוספי הגלריה הלאומית, שבחרה לשלוח את כל יצירות האמנות שנוצרו על ידי אמנים בריטים לאחר 1790 לגלריית טייט, למעט יצירותיהם של ויליאם הוגרת', טרנר וג'ון קונסטבל. באותה עת היו לגלריה הלאומית 15 אולמות תצוגה בלבד, וחסר המקום להציג יצירות רבות, ולכן העברתם לגלריית טייט איפשרה הצגת יצירות אמנות בריטיות אלה לציבור.
ראשית המאה העשרים.
בשנת 1906 נרכשה את היצירה "ונוס מול המראה" מעשה ידי דייגו ולאסקז על ידי קרן אוספי האמנות הלאומית עבור הגלריה. בשנת 1914 ניזוקה יצירה זו על ידי מרי ריצ'רדסון כחלק ממחאתה הפוליטית על מאסרה של אמלין פנקהרסט במסגרת המאבק למתן זכויות לנשים. כמה ימים לאחר מכן ניזוקו חמש יצירות מעשה ידי ג'וואני בליני על ידי נשים סופרג'יסטיות, ובעקבות אירועים אלה נסגרה הגלריה, ונותרה סגורה עד למלחמת העולם הראשונה.
בשנת 1909 נתרמו לגלריה 42 יצירות מאוספי ד"ר לודוויג מונד.
עד שנת 1917 כלל האוסף רק יצירות אמנות שקדמו למאה ה-19. בשנה זו נתרמו לראשונה יצירות מודרניות לגלריה - אוספיו של סר יו ליין של יצירות אימפרסיוניסטיות. כמו כן, בשנת 1924 רכש סמיואל קורטלנד את "מתרחצים באנייר", יצירתו של ז'ורז' סרה עבור הגלריה.
מלחמת העולם השנייה.
בעקבות פרוץ מלחמת העולם השנייה הועברו יצירות הגלריה למכרה מנוד (Manod Quarry) שבסמוך לעיר פסטיניוג שבצפון ויילס על מנת להגן עליהם. מנהל הגלריה, קנת קלארק שקל להעביר את היצירות לקנדה אולם וינסטון צ'רצ'יל אסר עליו להוציא את התמונות מהאיים הבריטים. באולמות הריקים של בניין הגלריה הלאומית נהגה הפסנתרנית מיירה הס לתת קונצרטים לציבור. בשנת 1941 ביקש אמן בריטי לצפות ביצירתו של רמברנדט "דיוקנה של מרגרתה דה גיר" והוחלט על מיזם "תמונת החודש" במסגרתו הובאה כל חודש תמונה אחת מהמכרה והוצגה לציבור (על אף הסיכון לתמונה בשל הפצצות הבליץ).
לאחר מלחמת העולם השנייה.
לאחר תום מלחמת העולם השנייה עלו מחירי יצירות האמנות של האמנים האירופאים (ובעיקר מחירי היצירות האימפרסיוניסטיות והפוסט אמפרסיוניסטיות), והגלריה נמנעה, משיקולי תקציב, לרכוש יצירות אלו. יחד עם זאת בשנת 1962 רכשה הגלריה את "המדונה והילד, אן הקדושה ויוחנן המטביל" מעשה ידי לאונרדו דה וינצ'י, בשנת 1972 את "מותו של אקטאון" מעשה ידי טיציאן, ובשנת 2004 את "המדונה של הציפורנים" מעשה ידי רפאל. רכישות אלה נעשו מכספי תרומות, כגון תרומתו של סר פול גטי אשר בשנת 1985 תרם לגלריה סכום של 50 מיליון ליש"ט.
בשנת 1985 תרמו סר ג'ון סיינסבורי, ברון סיינסבורי, ואחיו סימון סיינסבורי וסר טימותי סיינסבורי סכום כסף אשר שימש להקמת אגף סיינסבורי של הגלריה.
בשנת 1996 החליטה הגלריה כי לא ירכשו יצירות שנוצרו לאחר שנת 1900 ו-60 יצירות הועברו בהשאלה לגלריית טייט בתמורה ליצירות שקדמו לשנה זו, בהן יצירות של פול גוגן.
מבנה הגלריה.
בניין ויליאם וילקינס.
ההצעה הראשונה להקים מבנה עבור הגלריה הלאומית בכיכר טרפלגר הייתה הצעתו של האדריכל ג'ון נאש. נאש הציע להקים את הגלריה במקום בו עמדו קודם לכן האורוות המלכותיות. כמו כן הציע נאש להקים מבנה דמוי הפרתנון עבור האקדמיה המלכותית לאמנויות. תחרות אדריכלית נערכה בשנת 1832, במסגרתה הציעו נאש צ'ארלס רוברט קוקרל תוכנית להקמת המבנה, אולם דווקא ויליאם וילקינס זכה בתחרות. בשל שיקולים תקציביים ותכנוניים שונתה התוכנית והמבנה שנועד להיות "מקדש לאמנויות" ספג ביקורות רבות על אי התאמתו למטרתו: המבנה שהוקם היה צר ביותר (בשל מבני המשמר המלכותי שהיו מאחוריו), וכן בשל הצורך לאפשר מעבר למבנה נבנו אכסדראות עמודים בצידו המזרחי והמערבי של המבנה (עמודים שנלקחו מבית קארלטון שנהרס באותה עת) - עמודים שלא התאימו לפרופורציות של המבנה. במבנה ישנן כ-4 קומות.
הרחבת מבנה הגלריה.
בשנת 1860–1861 הורחב המבנה ונבנתה הגלריה הארוכה על פי תכנונו של סר ג'יימס פנת'ורן. גלריה זו הרחיבה את שטחי התצוגה אולם נבנתה במקום בו עמד קודם לכן אולם הכניסה למבנה, ולכן הקשתה למעשה על המבקרים במבנה ועל ההתמצאות זו. כמו כן גלריה זו עוטרה בפרטים רבים והייתה שונה באופן משמעותי בצורתה מהחדרים שתוכננו בפשטות על ידי וילקינס. הרחבה זו בוצעה לאחר מספר הצעות לשיפוץ המבנה (בהן הצעה של סר צ'ארלס בארי משנת 1853, ואף הצעות להעביר את הגלריה לאתר אחר בעיר (לאזור קנזינגטון).
בשנת 1867 הציע אדוארד מידלטון בארי (בנו של צ'ארלס בארי) להרוס את המבנה ולבנות מבנה חדש בסגנון נאו קלאסי ולו ארבע כיפות. ההצעה נדחתה מאחד וראו בה ניסיון להעתיק את קתדרלת סנט פול.
הרס המבנים שעמדו מאחורי הגלריה ואשר שימשו כמחסנים, מבני עבודה ומגורים עבור המשמר המלכותי איפשר הרחבת המבנה. האולמות החדשים נבנו על פי תכנונו של אדוארד מידלטון בארי בין השנים 1872–1876. חדרים אלו נבנו בסגנון נאו רנסננס ותוכננו בצורת צלב יווני סביב חדר מרכזי בצורת מתומן. המבנה שהוקם הגדיל באופן משמעותי את שטחי התצוגה של המבנה, אולם ספג ביקורת בטענה שהמבנה המעוטר "גונב" את תשומת הלב מיצירות האמנות שהוצגו בו. כמו כן עיטורי המבנה לא התחשבו באמנות שהוצגה בו - כך לדוגמה בתקרת החדר בו הוצגו יצירות אמנות איטלקית מהמאה ה-15 והמאה ה-16 נכתבו שמות אמנים בריטיים מהמאה ה-19. יחד עם זאת הרחבה זו יצרה את הבסיס לאולמות התצוגה של הגלריה של ימינו, וכל ההרחבות העתידיות נעשו על בסיס ההרחבה של בארי ובהתאם לה, תוך שמירה על הסימטריות של המבנה שהקים בארי.
בהתאם לתוכנית ההרחבה של האדריכל סר ג'ון טיילור נהרס האולם שנבנה על ידי פנת'ורן, ונבנה אולם כניסה חדש שעוטר על ידי ג'ון דיבלי קרייס.
בין השנים 1928–1952 עוטרו מדרגות אולם הכניסה בפסיפסים מעשה ידי בוריס אנרפ. פסיפסים אלה היוו סטירה על המוסכמות של עיצוב הבניינים במאה ה-19 בעקבות השפעת קבוצת בלומסברי על אנרפ. אנרפ יצר למעשה פרודיה לעיטורי אנדרטת אלברט כאשר בעוד שבאנדרטת אלברט מוצגות האנשות של המדעים והמוסר, ביצירתו של אנרפ מואנשות ה"הומור" ו"הנאות חיים" (כך למשל מוצג בפסיפס פודינג חג המולד). הפסיפס המתארת את האמנות מציג את דיוקנן של וירג'יניה וולף ושל גרטה גרבו ובפסיפס המתאר את המוסר מוצגים דיוקני וינסטון צ'רצ'יל, ברטרנד ראסל ות"ס אליוט.
הקמת האגפים המערבי והצפוני.
הקמת אגפי המבנה הנוספים נעשתה תוך שמירת ציר מזרח - מערב של המבנה והסימטריה של המבנה שתוכנן על ידי בארי. כמו כן, בהתאם לסגנונו של בארי נבנו דלתות המבנה בשיש כהה. רק הקמת האגף הצפוני של המבנה בשנת 1975 "שברה" את הסימטריה של המבנה. גלריות אלה נבנו בסגנון מודרניסטי, וספגו ביקורת של התאורה המועטה בהם והסגנון הארכיטקטוני חסר העיטורים שלא תאם את יתר חלקי המבנה. בשנות ה-90 של המאה ה-20 שופצו גלריות האגף הצפוני ועוטרו בסגנון האופייני ליתר חלקי המבנה.
הקמת אגף סיינסבורי.
בשנת 1991 הוקם אגף סיינסברי של המבנה על פי תכנון האדריכלים רוברט ונטורי ודניס סקוט בראון. תוכנית משנת 1984 להקמת האגף בסגנון מודרני נדחתה בעקבות ביקרות רבה של הנסיך צ'ארלס כנגד פגיעה במבנה. האגף הוקם בעקבות תרומה של ג'ון סיינסבורי, ברון סייסבורי ואחיו. בעקבות הביקורת, האגף נבנה בסגנון המשלים את החזית שתוכננה על ידי וילקינס, אולם אולמות התצוגה במבנה נבנו בסגנון פשוט ומודרני. האולמות הצפוניים באגף שומרים על ציר מזרח מערב של המבנה שתוכנן על ידי בארי ומהווים המשכיות של אלמות התצוגה של המבנה הראשי.
בקומה התחתונה של המבנה נבנו חדרי משרדים עבור הגלריה, אולם אזורים אלה מתוכננים להפוך לאולמות תצוגה עתידיים.
מחלוקות.
לאורך תקופת פעילותה של הגלריה לוותה הפעילות במחלוקות רבות. מרביתן קשורות לאי התאמת המבנה למטרתו וחלקם בדבר מדיניות הגלריה בדבר שיקום ושימור יצירות. שיקום היצירות הראשון החל בשנת 1844 תוך התעלמות מטענות בדבר פגיעה ביצירות. הביקורת הביאה להקמת ועדה של הפרלמנט הבריטי בשנת 1853 אשר קבעה שהגלריה לא הזיקה ליצירות.
ביקורת זו שבה והועלתה לאחר מלחמת העולם השנייה (כאשר בתקופה המלחמה, הוצאו היצירות מלונדון והועברו למכרה מנוד, הוחלט על ביצוע פעולות שימור ביצירות תוך ניצול התקופה בהן אינן מוצגות לקהל). בשנת 1946 הוצגו היצירות לאחר שהורד מהן ציפוי הלכה שהושם על היצירות במהלך המאה ה-19. לקה זו התכהתה במהלך השנים והחשיכה את היצירות - אולם הסרתה פגעה באחידות של הציפוי של היצירות.
אוספי הגלריה.
בין אוספי הגלריה ניתן למנות את:
פרט אנד ויטני
פרט אנד וויטני
עמליה זיו
עמליה זיו (נולדה ב-14 בדצמבר 1964) היא חוקרת ישראלית העוסקת בנושאים פמיניסטיים וקוויריים, וכן בייצוגים פורנוגרפיים של נשים. בזכות כתיבתה בתחום המיניות הלסבית היא נחשבת לדמות בולטת בקהילה הפמיניסטית והלהטב"קית בישראל.
פעילות אקדמית וציבורית.