La collection du musée Morsbroich est étroitement liée à l'histoire de l'exposition depuis 1951 ainsi qu’aux principaux domaines initiés par différents directeurs d'institut.

Le premier directeur du musée, Curt Schweicher (de 1952 à 1958), mit courageusement en œuvre la mission fondatrice de Morsbroich, dont le but était de contrer la barbarie du national socialisme et de promouvoir l'art contemporain. Il réunit aussi bien le domaine de l'avant-garde classique que celui de l'art contemporain. Il acquit des tableaux d’Erich Heckel, Alexei Jawlensky, Gabriele Münter et Oskar Schlemmer ainsi que des illustrations de Picasso et Henri Matisse. À la même période, il réussit à acquérir les œuvres d’artistes contemporains tels que Jean-Paul Riopelle, Antonio Corpora et Adolf Fleischmann.

Udo Kultermann (de 1959 à 1964) et Rolf Wedewer (de 1965 à 1995), dans le cadre de leur fonction de conservateurs à Morsbroich, tournèrent leur attention vers la magie en tant que perspective de l'interprétation du monde. Dès 1959, Kultermann expose des œuvres d’Otto Piene, Heinz Mack et Yves Klein. En 1960, il organise l'exposition légendaire Monochrome Painting (Peinture monochrome) et en 1962, consacre à Lucio Fontana la rétrospective la plus complète sur son œuvre. Il a présenté des artistes contemporains chinois ainsi que la Gläserne Kette (La Chaîne de verre). Des architectures visionnaires réunis autour de Bruno Taut (né en 1963). Il a résumé sa conviction irréfutable en la puissance transformatrice de l’art à l’occasion de l’exposition des constructivistes en 1962 : « la caractéristique commune aux œuvres présentées ici est la possibilité nouvellement créée, c'est-à-dire transformée, de faire l'expérience de notre monde à travers le travail créatif de personnes individuelles, à destination de tous. » (Introduction au catalogue)

Alors que la vision magique du monde de Kultermann était mystique et plutôt repliée sur elle-même, Rolf Wedewer prit ses fonctions à Leverkusen en 1965 de manière beaucoup plus offensive avec pour objectif d’ouvrir le débat public le plus controversé possible. De manière significative, son exposition inaugurale portait déjà le titre de Métamorphoses et fut confrontée à la question de la forme sous laquelle les univers oniriques du surréalisme affirmaient leur place dans l’art contemporain de 1965. Ses acquisitions de 1965 à 1975 et celles d’Udo Kultermann avant lui, constituent le point central de la collection magique du musée : le mobile d'Alexander Calder (1942, acquis en1962), le Concetto Spaziale de Lucio Fontana (1960, acquis en 1962), 2 tableaux blancs de Piero Manzoni (1958/1959, acquis en 1960/61), des œuvres de Jan J. Schoonvoven, Günther Uecker, Otto Piene, Jef Verheyen, Yves Klein ou Francesco Lo Savio; les premières œuvres d'Arnulf Rainer ou l’Installation remplissant l'espace de Daniel Spoerri 20 Objets de Magie à la Noix. Zimtzauberkonserven – Symizyklus (Conserves magiques de cannelle – Symizyklus) (1967, acquis en 1969).

Les premières acquisitions de Rolf Wedewer incluent le Tigre de Gerhard Richter (1965, acquis en 1968), autour duquel une collection dédiée à l'aquarelle, aux dessins illustrés et aux éditions s'est développée. Wedewer était également responsable des acquisitions importantes d'œuvres graphiques de Georg Baselitz, Alfred Hrdlicka, Fred Sandback, du minimalisme américain et de l’Informel allemand.

Susanne Anna (de 1995 à 1999) et Gerhard Finckh (de 2000 à 2006) disposaient déjà de moyens d’achats moins conséquents, mais purent renforcer la collection et encourager les collectionneurs à faire des dons. Susanne Anna incita le couple de collectionneurs de Leverkusen Marianne et Fritz Walter à faire don de leur collection de peintures, dessins et sculptures issus du courant artistique allemand Informel. Sur le plan international, ils achetèrent notamment Hobbyhorses (1996), l'installation en 9 parties de Sherry Levine, puis en 1996, le 10 sided conic Plane in 7 Masses and 3 Scales de David Rabinowitch (1994, acquis en 1997), ou le Schrift auf die Barrikaden! (Ecriture sur les barricades) de Lawrence Weiner.

Gerhard Finckh étendit la collection de manière durable aux nouveaux médias. Il acquit entre autres le Command Hall Hallucination de Tony Oursler (2001, acquis en 2002) ainsi que d’autres d'importants travaux photographiques tels que Ödipale Komplikationen (Complications oedipiennes) d'Anna et Bernhard Blum (1979, acquis en 2003) ou une série de photographies policières légendaires réalisées par le Suisse Arnold Odermatt pour Morsbroich. L’Use Mum, par Elmgreen et Dragset (2001, acquis en en 2002) de l’Arbeit Museum (Musée du travail) est emblématique. En 2004, le budget dédié aux acquisitions du musée étant suspendu, la ville de Leverkusen mit d’urgence en place un budget rectificatif.

Markus Heinzelmann (directeur du musée depuis 2006) a délibérément élargi le parc de sculptures grâce aux fonds du Museumsvereins Morsbroich e.V. (Association du musée de Morsbroich) et des amis bénévoles du musée. Les œuvres d’art spécifiques au site, telles que CLOSED, de Jonathan Monk (2008, acquis en 2008 par l’état  fédéral de Rhénanie) écrit sous forme de néon et installé sur la façade du château, la fontaine populaire Water Island de Morsbroich de Jeppe Hein (2010, acquise en 2010) ou les Luftballone (Ballons) de Werner Reiterer installés dans les arbres du parc (Life isn’t funny/Life is great) (La vie n’est pas drôle/La vie est géniale), (2012, acquis en 2012) transforme le parc en une expérience artistique gratuite pour chaque habitant de la ville. Dans le cadre de l'exposition Keramische Räume (Espace dédié aux céramiques) de 2014, le musée privé de Niels Dietrich, situé à Cologne, a reçu une coupe transversale représentative des sculptures, peintures et graphiques de Norbert Prangenberg, acquisition probablement la plus importante des 20 dernières années. Grâce au mécénat culturel de l'État de Rhénanie-Westphalie et du Museumsverein (Société des musées), d'importantes œuvres d'artistes nés à Leverkusen ont été acquises par Thomas Grünfeld (o.T., ​​Ei/weiß,(Œuf/Blanc) 2000, acquis en 2014) et Wolf Vostell.