Hiekan taidemuseon kokoelmiin kuuluu lähes 400 taideteosta. Suurimman osan taidekokoelmista muodostaa kotimainen kuvataide 1850-luvulta nykyaikaan. Biedermeieria edustavat Ferdinand von Wrightin teokset ja romanttisia maisemamaalauksia Berndt Lindholmin sekä Hjalmar Munsterhjelmin työt. Kultakauden maalareista mukana ovat Akseli Gallen-Kallela, Albert Edelfelt, Eero Järnefelt, Pekka Halonen ja Hugo Simberg. Vuosisadan alun kansainvälisempää ja puhtaiden värien voittokulusta kertovaa tyyliä kuvaavat Magnus Enckellin, Yrjö Ollilan, Mikko Oinosen, Tyko Sallisen ja Ilmari Aallon teokset. Tamperelaisia taiteilijoita kokoelmassa edustavat mm. Gabriel Engberg, Kaarlo Vuori, Lennu Juvela, Tauno Hämeranta, Kauko Salmi ja nykytaiteilijoista Marra Lampi ja Anna Alapuro.