Ouverte en 1851 dans le palais Tosio, la première pinacothèque fut aménagée avec les riches collections artistiques du legs du Conte Paolo Tosio et avec des tableaux et des objets provenant d'autres legs et d'édifices sacrés qu'on avait détruits. En 1884 le Conte Leopardo Martinengo de Barco légua à la Commune sa bibliothèque, ses collections scientifiques et d'art et son propre palais, réaménagé aux siècles XVII-XVIII sur un édifice datant de 1500. En 1908 les deux pinacothèques furent unies donnant origine à la Tosio-Martinengo.
La façade ouest s'ouvre sur la place où en 1898 fut érigé le monument au peintre Alessandro Bonvicino dit le Moretto,œuvre du sculpteur Domenico Ghidoni.
Le récent aménagement des collections (1994), les nouvelles phases de réfection ainsi que l'achat d'autres oeuvres, ont eu comme résultat un musée plus rénové suivant un critère expositif visant à proposer l'histoire de l'art de Brescia et de sa province de 1300 à 1700.
Après l'hommage à Paolo Tosio, avec une sélection de sa collection,comprenant même un tableau de Raphaél, ainsi que les oeuvres d'autres auteurs italiens et étrangers, les œuvres principales sont disposées de façon à offrir un parcours culminant avec la grande saison de la Renaissance bresciane, celle de Foppa, Romanino, Moretto, Savoldo. Pour les siècles XVII et XVIII aux peintres de la ville et de sa province s'ajoutent d'importantes contributions étrangères comprenant des portraits et d'autres peintures.