Собрание картин Музея-усадьбы насчитывает более 400 единиц хранения и до сих пор является одной из наиболее значительных коллекций западноевропейской живописи в России.

В коллекции Н.Б. Юсупова в начале его собирательской деятельности преобладали картины итальянской школы. Полотен эпохи Возрождения и XVII в. было немного: они являлись исключительной редкостью на антикварном рынке того времени. Тем не менее, в собрании сохранились превосходные работы XVI столетия: написанное на мраморе "Жертвоприношение Авраама" флорентийского мастера А. Аллори, "Отдых на пути в Египет" школы Паоло Веронезе, "Обрезание" мастерской Гарофало.

Н.Б. Юсупов был истинным ценителем венецианской школы живописи, самым блистательным представителем которой в XVIII в. был Джамбаттиста Тьеполо. В  собрании князя находилось 11 его картин - по числу и качеству самое значительное собрание Д. Тьеполо в России. В "Архангельском" находятся два монументальных полотна знаменитого итальянца - "Встреча Антония и Клеопатры" и "Пир Антония и Клеопатры". Венецианская школа представлена также картинами "Вакх и Ариадна" Я. Амигони, "Амфон и Фамарь" Г. Дициани, "Смерть Адониса" С. Торелли.

Очень популярен у любителей искусства был итальянец Пьетро Ротари, оказавшийся востребованным как портретист и мастер так называемых "головок": хорошенькие молодые девушки предстают перед нами в разнообразных "душевных состояниях". В усадьбе Н.Б. Юсупова "головки" составили целую комнату - "кабинет Ротари".

В собрании князя имелось значительное число произведений старых мастеров: Корреджо, Гверчино, Доменикино, Г. Рени. В музее хранится "Даная" - полотно известного живописца XVII в. Ф. Тревизани. Самый знаменитый портретист римской школы П. Батони выполнил парные портреты Великих Князей Павла Петровича и Марии Фёдоровны. В "Архангельском" хранятся копии этих работ, сделанные тогда же в мастерской П. Батони.

Французский раздел в колекции музея включает ряд выдающихся работ мастеров XVII в.: "Жертвоприношение Ифигении" кисти художника Жана Тасселя (картина этого мастера - единственная в музеях России); семь картин К. Лоррена; пейзажи Г. Дюге, К.-Ж. Верне и др.

Излюбленная Н.Б. Юсуповым рокайльно-декоративная линия проявилась в творчестве Ф. Буше и его учтеля Ф. Лемуана. Восемь картин Буше из княжеской коллекции были лучшими работами художника в России. Коллекция также включает "Аполлона и Дафну" Ф. Лемуана, "Электрический опыт" и "Пневматический опыт" Шарля Амеде ван Лоо. Выдающимися поизведениями в собрании Н.Б. Юсупова было представлено творчество Ю. Робера и К.-Ж. Верне, крупнейших французских пейзажистов второй половины XVIII в. Неизменным расположением князя пользовался Ж.-Б. Грёз.

В числе первых русских коллекционеров Н.Б. Юсупов стал покупать картины художников, подражавших малым голландцам: М. Жерар "Урок музыки". Модным мастером был Ж.Ф.Ж. Свебах, славившийся искусством изображения лошадей: "Всадник и прачки", "Привал кавалеристов".

Н.Б. Юсупов постоянно делал заказы французским художникам, работавшим в России: Э.-Л. Виже-Лебрен (в музее находится копия с "Портрета Т.В. Юсуповой"), Ж.Л. Монье ("Портрет Т.В. Юсуповой"), А. Ризенеру ("Портрет неизвестной").

Несколько лет с усадьбой Архангельское был связан француз Николя де Куртейль. К числу его лучших работ можно отнести два портрета актрисы юсуповского театра Анны Боруновой, а также композицию исторического жанра "Похищение сабинянок". Н.Б. Юсупов приобрел также картину А.Ш. Караффа «Клятва Горациев».

Картин голландской и фламандской школ в собрании Н.Б. Юсупова было значительно меньше. Среди голландских пейзажистов преобладали работы Я. Бота, К. Дюжардена и др. Интересна картина «Пожар Трои» Ж. де Лересса. Самые знаменитые произведения – «Портрет мужчины в высокой шляпе и перчатках» и «Портрет дамы со страусовым пером» Рембрандта были вывезены в Париж в 1919 г. праправнуком князя Ф.Ф. Юсуповым (ныне хранятся в Национальной галерее в Вашингтоне).