През 1901 г. в Казанлък е основан Музей за старини и изкуства, в който по инициатива на  художника и активен общественик Иван Енчев - Видю е образувана първата извънстолична художествена сбирка в България. Благодарение на неуморните усилия и настойчивите покани на Видю към свои колеги от Държавното рисувално училище (днес Национална художествена академия) в годините от 1902 до 1906-а в колекцията на институцията постъпват творби на скулпторите Жеко Спиридонов и Борис Шац, на живописците Георги Митов, Захари Желев, Борис  Михайлов и др.

Навярно именно този факт допринася през първите десетилетия на ХХ век Казанлък да се обособи като „град на художници“. Тук са родени  много автори, някои от които оставят важни следи в историята на българското изобразително изкуство, като Петко Клисуров, Иван Милев, Иван Пенков, Дечко Узунов, Ненко Балкански, Васил Бараков, Мара Йосифова и др.

Плодотворен за развитието на художествената сбирка е периодът между 1930 и 1958 г., когато директор на Музея за старини и изкуства е художникът и писател  Димитър Чорбаджийски – Чудомир. С усета и личните си контакти с художниците на своето време,  той обогатява колекцията с национално значими произведения. От 1973 г. галерията е самостоятелен културен институт, а  през 1981 г. разполага постоянната си  експозиция в част от  новопостроената сграда на ул. „Св. св. Кирил и Методий" № 9, както и в къщите музеи на художниците Ненко Балкански и Дечко Узунов.

Днес Художествена галерия – Казанлък притежава ценен фонд от живописни, графични, скулптурни творби на именити български художници, колекция от икони и щампи, колекция екслибриси и малка сбирка от декоративно-приложни изкуства. В институцията се съхранява и най-големият масив от творчеството на Иван Милев – един от най-ярките български творци от първата половина на ХХ век.

Освен постоянните експозиции, подредени в залите на галерията, Къща музей „Ненко Балкански“ и Къща музей „Дечко Узунов“ екипът на институцията ежегодно организира множество временни изложби, които проследяват както историческото, така и съвременното развитие на пластическите изкуства в страната и в частност в Казанлък и региона.