Instalado no Parque D. Carlos I, pulmão verde da cidade das Caldas da Rainha e com a particularidade de ser o primeiro edifício construído no país para fins museológicos, é detentor de um significado único na história da cultura portuguesa e pioneiro na museologia nacional. O Museu José Malhoa mostra o maior núcleo reunido de obras do seu patrono e uma importante colecção de pintura e de escultura dos séculos XIX e XX, revelando-se a quem o visita como o museu do naturalismo português. Contempla ainda a época precedente, enquadrada por artistas que revalam valores românticos de transição para um pré-naturalismo, principalmente Alfredo Keil (1850-1907). Alarga-se ao Grupo do Leão (1881-89), que Malhoa também integrou, e a outros notáveis artistas contemporâneos, como Marques de Oliveira (1853-1927).
Revela a permanência do gosto naturalista da paisagem e dos costumes nas gerações que se lhe seguem até meados do século XX, tendo à cabeça como mestres Veloso Salgado e Luciano Freire. No retrato, mostra-se pintura de Eduardo Malta e Henrique Medina, entre outros cultores do género. Nas atualizações modernistas, destaque para Eduardo Viana.
A escultura pontua todo este período, com relevo para o núcleo da estatuária oficial e de retrato do século XX, com obras de Francisco Franco e Leopoldo de Almeida. Dos mestres da atualidade salientam-se António Duarte e João Fragoso.
Completam as colecções uma Secção de Cerâmica das Caldas - articulada em torno da importância de que se revestiu a actuação de Rafael Bordalo Pinheiro, também ele membro do Grupo do Leão, para a faiança local e do conjunto único das 60 esculturas de terracota da Paixão de Cristo -, o núcleo de Escultura ao Ar Livre e uma Biblioteca de Arte com um acervo de mais de 5000 espécies.
