Στο κτήριο της Πλατείας Κουμουνδούρου (Πειραιώς 51) λειτουργούν οι διοικητικές και λοιπές υπηρεσίες (εργαστήριο συντήρησης κλπ.) της Πινακοθήκης. Το κτήριο είναι νεοκλασικό του 1874, έργο του αρχιτέκτονα Παναγή Κάλκου. Τα εγκαίνια της Πινακοθήκης έγιναν στις 22 Σεπτεμβρίου 1982, μετά την μεταφορά της από το Πνευματικό Κέντρο της οδού Ακαδημίας, όπου στεγαζόταν από το 1974.

 Οι  εικαστικές δραστηριότητες της Πινακοθήκης παρουσιάζονται στο κτήριο του Μεταξουργείου (Λεωνίδου και Μυλλέρου), το οποίο είναι από τα παλαιότερα νεοκλασικά της Αθήνας, έργο του Δανού αρχιτέκτονα Christian Hansen. Το κτήριο λειτούργησε ως εργοστάσιο μεταξιού έως το 1875 και μάλιστα η παρουσία του εκεί προσέδωσε και το όνομα στην ευρύτερη περιοχή. To 2007 ξεκίνησαν εργασίες αποκατάστασής του από τον Δήμο Αθηναίων, προκειμένου το παλαιό εργοστάσιο να στεγάσει σημαντικές πολιτιστικές εκδηλώσεις.

 Η Πινακοθήκη του Δήμου Αθηναίων περιλαμβάνει στις συλλογές της 3.000 έργα Ελλήνων κυρίως - με ελάχιστες εξαιρέσεις - εικαστικών δημιουργών ενδεικτικά των τάσεων και ξένων επιρροών, των τάσεων και των γόνιμων αναζητήσεων που σημειώθηκαν στην πορεία της ελληνικής τέχνης.

 Όλοι σχεδόν οι Έλληνες καλλιτέχνες που αποτέλεσαν σταθμούς στην ελληνική εικαστική δημιουργία και συνέβαλαν στη διαμόρφωση της νεοελληνικής τέχνης του 20ού αιώνα, αντιπροσωπεύονται με σημαντικά έργα τους στη συλλογή της Πινακοθήκης. Από τα πλέον ενδιαφέροντα στοιχεία της είναι η συλλογή Χαρακτικής με έργα των μεγάλων δασκάλων αυτής της τέχνης, των άξιων συνεχιστών τους, αλλά και των νέων χαρακτών.

 Μέσα στις δραστηριότητες της Δημοτικής Πινακοθήκης είναι και ένα εξαιρετικά πλούσιο πρόγραμμα δωρεάν ξεναγήσεων σε αρχαιολογικούς και γενικότερα πολιτιστικούς χώρους όπως π.χ. "Παλιές γειτονιές της Αθήνας", "Η Αθήνα του Κωστή Παλαμά", "Α' Κοιμητήριο", "Ακρόπολη" και πολλά άλλα (το πρόγραμμα δεν πραγματοποιείται κατά τη θερινή περίοδο).

 Επίσης, υλοποιούνται εκπαιδευτικά προγράμματα για παιδιά προσχολικής ηλικίας, πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης (δεν πραγματοποιούνται κατά τη θερινή περίοδο).