Anfang der 1870er Jahre entwickelte Sergei Tretjakow ein starkes Interesse an der russischen Kunst. Als Sammler konzentrierte er sich auf ausländische Künstler, insbesondere deutsche und französische Künstler, um nicht mit seinem Bruder Pawel zu konkurrieren. Besonders interessierte er sich für die Vertreter der Schule von Barbizon und die Vertreter der akademischen Malerei. Anlässlich seiner zweiten Heirat erwarb er 1871 das Herrenhaus "Samjatina", das nun als Herrenhaus Samjatina-Tretjakowa bekannt war. Er unterstützte und beriet seinen Bruder Pawel beim Aufbau seiner Galerie. Er bewog den Komponisten Anton Grigorjewitsch Rubinstein, den die Brüder seit ihrer Kinderzeit kannten, sich von Ilja Jefimowitsch Repin malen zu lassen. Er riet seinem Bruder Pawel, das Gemälde "Schlacht auf dem Kulikowo Pole" von Andrei Matwejewitsch Matwejew nicht zu kaufen, da Matwejew in den Niederlanden lebte und sich an den deutschen Schlachten orientierte, so dass das Bild nicht in seine Sammlung passe. Sergei Tretjakow kaufte, tauschte und verkaufte Bilder. Er stellte fremde Bilder aus und gab sie dann wieder zurück. Es entstand eine Sammlung mit den besten Arbeiten von Jean-François Millet, Théodore Rousseau, Jean-Baptiste Camille Corot und Charles-François Daubigny.