Plus riche collection du monde consacrée à Magritte elle comporte plus de 150 œuvres composées d'huiles sur toile, gouaches, dessins, sculptures et objets peints, ainsi que des affiches publicitaires, partitions de musique, photos vintage et films réalisés par l'artiste. Réparti sur trois étages, le musée propose un parcours chronologique et thématique de l'œuvre de Magritte qui débute au dernier étage avec sa période constructiviste et ses contacts avec le groupe 7 Arts, pour se terminer sur une dernière partie intitulée Le Domaine enchanté, consacrée aux recherches de Magritte sur la répétition ainsi qu'aux grandes images magrittiennes focalisées autour de L'Empire des lumières et du Domaine d'Arnheim.

Le musée aborde des aspects généralement peu traités de l'œuvre de Magritte. Ainsi, la dernière salle montre comment la fin de vie de Magritte fut marquée par une approche commerciale, le peintre se contentant de reproduire ses toiles à succès, sans véritable innovation. Toutefois, cela n'excluait pas un travail sur la signification de la reproduction sérielle, avec d'infimes variations.