พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ ศิลป์ พีระศรี อนุสรณ์ จัดตั้งขึ้นโดยความร่วมมือของลูกศิษย์และผู้ใกล้ชิดศาสตราจารย์ศิลป์ พีระศรี เพื่อรำลึกถึงเกียรติคุณของศาสตราจารย์ศิลป์ฯ ในฐานะผู้ให้กำเนิดการศึกษาศิลปะสมัยใหม่ ศิลปะร่วมสมัยในประเทศไทย และผู้ก่อตั้งมหาวิทยาลัยศิลปากร ภายในจัดแสดงนิทรรศการถาวร โดยแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ ส่วนแรก จัดแสดงผลงานจิตรกรรม ประติมากรรม และภาพพิมพ์ ของบรรดาลูกศิษย์ผู้ใกล้ชิด เช่น นายเฟื้อ หริพิทักษ์, นายประยูร อุลุชาฎะ, นายชลูด นิ่มเสมอ, นายจำรัส เกียรติก้อง, นายเขียน ยิ้มศิริ, นายสวัสดิ์ ตันติสุข, นายทวี นันทขว้าง เป็นต้น ผลงานส่วนใหญ่เป็นงานศิลปกรรมในยุคเริ่มแรกของศิลปะร่วมสมัยในประเทศไทย ซึ่งดำเนินรอยตามแนวทางการสร้างสรรค์ศิลปะตามหลักวิชาการที่ศาสตราจารย์ ศิลป์ พีระศรี เป็นผู้วางรากฐาน ส่วนที่สอง จัดแสดงเครื่องมือเครื่องใช้ของศาสตราจารย์ศิลป์ พีระศรี อาทิ โต๊ะทำงาน เก้าอี้ เครื่องพิมพ์ดีด เครื่องเล่นแผ่นเสียง เครื่องมือปั้น เครื่องใช้ส่วนตัว โดยจำลองบรรยากาศโต๊ะทำงานดั้งเดิมเช่นเดียวกับเมื่อครั้งที่ศาสตราจารย์ศิลป์ พีระศรี ยังมีชีวิตอยู่ ตลอดจนแบบร่างอนุสาวรีย์และประติมากรรมชิ้นสำคัญ เช่น แบบร่างพระบรมรูปรัชกาลที่ 6, แบบร่างพระศรีศากยทศพลญาณ พระประธานพุทธมณฑล และต้นแบบพระเศียรรัชกาลที่ 8 เป็นต้น นอกจากนั้น ยังมีหนังสือหายากซึ่งเป็นหนังสือที่ศาสตราจารย์ศิลป์ พีระศรี ใช้สำหรับค้นคว้าข้อมูลเกี่ยวกับศิลปะตะวันตก ให้บริการแก่ผู้มาเยี่ยมชมภายในห้องจัดแสดง