W lwowskich zbiorach publicznych i prywatnych znajduje się bardzo wiele prac artystów polskich lub dzieł z polskim dziedzictwem związanych. Szczególne znaczenie ma kolekcja sztuki polskiej w Lwowskiej Narodowej Galerii Sztuki, obejmująca około 3000 tysiące obrazów i ponad 1000 rzeźb, co czyni ją bodaj największym podobnym zespołem poza granicami Polski. Od momentu powstania pierwszej publicznej galerii w mieście (a właściwie nawet jeszcze przed jej oficjalnym otwarciem) budowanie kompleksowej kolekcji obrazów artystów polskich, dawnych i współczesnych, należało do priorytetów tej instytucji. 

Pierwsze głosy o konieczności stworzenia we Lwowie publicznej i stałej ekspozycji sztuki pojawiły się jeszcze w XIX wieku. W 1861 r. miejscowy malarz Korneli Szlegel w opublikowanym na łamach „Dziennika Literackiego” artykule postulował organizację miejskiej galerii obrazów, na wzór Krakowa, ale i innych miast europejskich. Zamiar ten jednak długo nie doszedł do skutku, a pewną alternatywą w miejskim życiu kulturalnym stało się w latach 70. otwarcie dla publiczności (po długich walkach z władzami austriackimi) Muzeum im. Lubomirskich. Projekt nowej placówki o charakterze wystawienniczym, finansowanej przez władze miejskie, nadal jednak był rozważany. W 1902 roku członek lwowskiej Rady Miejskiej Władysław Dulęba ofiarował miastu 5000 koron na zakup dzieł sztuki dla przyszłej galerii. Pierwszym dokonanym zakupem był obraz Śluby Jana Kazimierza Jana Matejki. W tym samym roku po raz pierwszy na zakup dzieł sztuki przeznaczono część budżetu miejskiego, choć sama instytucja jeszcze nie istniała. 

Momentem przełomowym i prawdziwym początkiem budowania miejskich zbiorów sztuki był przeprowadzony w 1907 roku zakup olbrzymiej kolekcji liczącej blisko 2000 obiektów sztuki i rzemiosła artystycznego od Jana Jakowicza z Sitkowic na Podolu. Zespół ten miał składać się przede wszystkim z dzieł sztuki europejskiej, w tym utworów wybitnych mistrzów, takich jak Rembrandt, Rubens czy Rafael. 14 lutego 1907 roku, dzień otwarcia wystawy malarstwa prezentującej najciekawsze zabytki z zakupionej kolekcji, uznaje się za początek działania Galerii Miejskiej miasta Lwowa (później przemianowanej na Galerię Narodową). Jej pierwszym kustoszem został malarz Marceli Harasimowicz, który zajmował to stanowisko przez kolejne ćwierć wieku. 

Bardzo szybko w mieście pojawiły jednak krytyczne głosy podważające podane atrybucje i poziom artystyczny zakupionych prac. W celu weryfikacji sprowadzono do Lwowa eksperta rzeczoznawcę z Wiednia, Theodora von Frimmela, który (podobno za sowitą łapówkę) tylko częściowo potwierdził zarzuty pojawiające się w coraz głośniej powtarzanych plotkach. Paradoksalnie jednak owa specjalistyczna weryfikacja okazała się w niektórych wypadkach korzystna z punktu widzenia budowania zbioru poloników: na przykład Fête galante przypisywana pierwotnie Antoine’owi Watteau okazała się być pędzla Jeana Pierra Norblina. Skandal leżący u zarania historii nowej instytucji nie przekreślił jej dalszych działań i rozwoju, być może jednak wpłynął na zmianę strategii – porzucono aspiracje budowania kolekcji o wielkim, światowym wymiarze i skupiono uwagę na pracach twórców bardziej lokalnych. 

Rozwój tej części kolekcji był możliwy przede wszystkim dzięki darczyńcom. Zaraz po pierwszym otwarciu lwowski kolekcjoner Michał Szymon Toepfer przekazał galerii liczący blisko 200 pozycji zbiór obrazów olejnych, akwareli i pasteli głównie współczesnych mistrzów polskich (m.in. Stanisława Wyspiańskiego, Leona Wyczółkowskiego, Ferdynanda Ruszczyca czy Wojciecha Weissa). Nieco później także Helena Dąbczańska podarowała znaczną część swoich bogatych zbiorów prywatnych, wśród których wyróżniały się obrazy XIX-wiecznych artystów związanych z Lwowem. W kolejnych latach wielu darczyńców przekazało dzieła do publicznej kolekcji; swoje prace przekazywali także sami artyści, choćby Aleksander Augustynowicz, Maria Dulębianka czy Feliks Wygrzywalski. 

Zbiór malarstwa polskiego w Galerii Miejskiej sukcesywnie powiększany był także na drodze zakupów. W ciągu pierwszych lat funkcjonowania instytucji regularnie kupowano dzieła współczesnych artystów działających we Lwowie, ale też zainicjowano kolekcję dzieł artystów miejscowych końca XVIII i pierwszej połowy XIX wieku, m.in. takich ważnych dla lwowskiego środowiska twórców jak Joseph Pitschmann, Karol Schweikart, Alojzy Rejchan czy Marcin Jabłoński. Jedną z priorytetowych kwestii było zdobycie do zbiorów miejskich prac Artura Grottgera, które nabywano od prywatnych właścicieli i na aukcjach dzieł sztuki, budując bogaty i reprezentacyjny zespół utworów tego związanego ze Lwowem, przedwcześnie zmarłego mistrza. W latach 1908-1912 od rodziny Jana Matejki oraz spadkobierców jego sekretarza, Mariana Gorzkowskiego, nabyto w sumie aż 16 obrazów malarza, w tym słynny Portret dzieci artysty czy jedyny w jego dorobku pejzaż – Widok Bebeku koło Konstantynopola. Jeszcze przed wybuchem pierwszej wojny światowej galeria zgromadziła też 28 prac (obrazów i rysunków) Jacka Malczewskiego. Decyzją komisji archiwalno-muzealnej gminy miasta Lwowa w 1917 roku pod opiekę galerii przekazana została Panorama Racławicka, monumentalne dzieło wykonane przez zespół malarzy pod kierunkiem Jana Styki i Wojciecha Kossaka na  Powszechną Wystawę Krajową we Lwowie w 1894 roku i od tego czasu eksponowane w rotundzie na terenie Targów Wschodnich. W dwudziestoleciu międzywojennym liczba i znaczenie nowych nabytków nieco spadły, ale kolekcja Narodowej Galerii miasta Lwowa, w tym także zbiór sztuki polskiej, były uzupełniane dzięki darom i depozytom, wśród których największym był liczący 109 prac dar malarza Ludwika Kwiatkowskiego z 1928 roku. 

Wraz z wybuchem II wojny światowej i włączeniem Lwowa do ZSRR w życiu kulturalnym miasta zaszły wielkie zmiany związane przede wszystkim z zarządzoną przez nowe władze reorganizacją instytucji muzealnych. W jej wyniku do zbiorów miejskiej galerii, która została przemianowana na Lwowską Państwową Galerię Obrazów, włączone zostały obiekty z rozwiązanego Muzeum Lubomirskich oraz wielu znacjonalizowanych wcześniej prywatnych kolekcji (m.in. Dzieduszyckich, Baworowskich, Pinińskich, Gołuchowskich i innych). Od 1940 roku uruchomiona została nowa ekspozycja stała galerii podzielona na dwa działy: sztuki ukraińskiej i zachodnioeuropejskiej. Podczas okupacji niemieckiej około 1000 obiektów o największej wartości historycznej, w tym sporo obrazów polskich malarzy, została zabezpieczona w magazynach Muzeum Historycznego, 5 skrzyń obrazów, wśród których były także trzy wielkie płótna Jana Matejki (Unia Lubelska, Rejtan i Batory pod Pskowem) wywieziono do Nowego Wiśnicza, pozostałe zdeponowano w piwnicach klasztoru Dominikanów. Panorama Racławicka, silnie zniszczona podczas bombardowania miasta, została schowana w skrzyni w klasztorze Bernardynów. Niestety działania te nie uchroniły w pełni kolekcji sztuki przed grabieżą –- z ponad 200 zrabowanych w czasie wojny dzieł, w tym także zabytków sztuki polskiej, większość nie została odzyskana. 

Po wojnie galeria wznowiła swoją działalność. W 1946 roku na mocy porozumień międzynarodowych duży zbiór prac artystów polskich, między innymi z dawnej kolekcji Muzeum Lubomirskich, został przekazany do ówczesnego Muzeum Śląskiego we Wrocławiu (obecnie Muzeum Narodowe). Było to ponad 200 dzieł: głównie obrazów olejnych, ale także akwareli, rysunków, rzeźb. Nadal jednak zespół malarstwa polskiego stanowił znaczną część kolekcji instytucji, a w okresie powojennym był wciąż poszerzany, zwłaszcza o prace artystów działających we Lwowie. Do działu polskiego galerii przekazane zostały eksponaty z kolekcji Lwowskiego Muzeum Historycznego, w tym cenny zbiór malarstwa dawnego pochodzący z zamku w Podhorcach.  

Dziś Lwowska Narodowa Galeria Sztuki to jedno z największych muzeów na Ukrainie, którego zbiory obejmują ponad 64 000 dzieł sztuki światowej i narodowej, od czasów starożytnych po współczesność. Do zbiorów należą wybitne dzieła malarstwa polskiego od XVII do XX wieku, a zwłaszcza prace z XIX wieku i okresu Młodej Polski, wszystkich gatunków, stylów i szkół artystycznych, w tym przede wszystkim przykłady twórczości artystów związanych ze środowiskiem lwowskim. Do poloników należących do zbiorów galerii zaliczyć należy także wiele dzieł artystów zachodnioeuropejskich, wiążących się z kulturą lub historią Polski poprzez temat przedstawienia, sportretowane postacie lub osoby zleceniodawców. W tej grupie wymienić można choćby marmurowy nagrobek dzieci hrabiny Heleny Ponińskiej wykonany przez Bertela Thorvaldsena, pierwotnie przeznaczony do kaplicy rodowej w Czerwonogrodzie, wizerunek Henryka Lubomirskiego jako Kupidyna pędzla Angeliki Kauffmann czy portret słynnej skandalistki Katarzyny Starzeńskiej malowany przez Françoisa Gérarda.