A colecção de Escultura é constituída por cerca de 2500 obras. Teve a sua origem no processo de extinção dos conventos (1834), na transferência do espólio da Real Academia de Belas Artes, de Lisboa, e na aplicação da lei de separação da Igreja do Estado (1911), tendo o seu enriquecimento patrimonial prosseguido com legados, doações e aquisições. Entre os legados destacam-se o do poeta Guerra Junqueiro e, entre as doações, a de Calouste Gulbenkian e a dos herdeiros do Comandante Ernesto Vilhena. Em exposição permanente encontram-se 10% de todos estes exemplares.

Escultura portuguesa
A história da escultura portuguesa, cuja identidade se constrói fundamentalmente através da imaginária policromada, pode fazer-se na colecção do MNAA e na sua exposição, desde os finais do século XIII até ao século XIX. Dos séculos XIV e XV, reúne-se uma protectora e colorida multidão celestial de imagens em pedra, com as diferentes representações de Cristo, da Virgem Maria, de santos, santas, anjos e arcanjos executados nos centros de Coimbra, Lisboa, Batalha ou Évora, que dialogam com as suas contemporâneas em madeira. O universo de esculturas quinhentistas prolonga a linha da apetência pela imagem dos fins da Idade Média, mas regista-se também um novo sentido do corpo e da composição escultórica. Do século XVII em diante, na imaginária devocional predomina a madeira, pontualmente o barro com algumas peças provenientes das oficinas de Alcobaça, mas em todas estas imagens, as linhas e os movimentos característicos do proto-barroco e do barroco surgem sobretudo nos acabamentos da escultura: a luz e a sombra são criadas pelos tecidos representados pelas diferentes técnicas do estofado. Presépios completos nas suas maquinetas de origem, como o do Palácio das Necessidades ou o dos Marqueses de Belas, assim como as figuras soltas, constituem o momento final da produção portuguesa e são contemporâneos do mais importante conjunto nacional de estudos preparatórios e modelos para imaginária e estatuária, executados em barro.

Escultura europeia
A escultura europeia tem como núcleos fortes a produção medieval inglesa de placas e imagens de alabastro, as imagens do norte da Europa, importadas da Flandres e da Alemanha desde os finais do século XV e no XVI, em madeira, e as esculturas florentinas dos Della Robbia e dos seus seguidores, executadas em cerâmica azul e branca vidrada, chegadas a Portugal no século XVI. Registam-se, pontualmente, alguns exemplares de escultura espanhola.
A cronologia desta colecção tem como limites alguns exemplares da Antiguidade, como um Leão egípcio que a tradição diz ter pertencido à colecção do imperador Tibério, ou um Busto romano, e a oitocentista Danaïde de Rodin, doada por Gulbenkian.