Stanowią unikatowy zbiór gotyckich ołtarzy i pojedynczych obrazów, z XIV-XV w., wykonanych przez Stephana Lochnera i anonimowych malarzy m.in. Mistrza Świętej Weroniki, Mistrza Życia Marii, Mistrza Świętego Wawrzyńca, Mistrza Legendy Świętego Jerzego, Mistrza Świętego Bartłomieja, Mistrza Cyklu Świętej Urszuli i wielu innych przedstawicieli tzw. szkoły kolońskiej.
Malarstwo nowożytne Zbiory malarstwa nowożytnego tworzą przede wszystkim dzieła malarstwa niderlandzkiego. Malarstwo holenderskie reprezentują obrazy Rembrandta, Maertena van Heemskerck, Gerrita van Honthorst, zaś flamandzkie Petera Paula Rubensa i Antoona van Dycka. Ponadto Wallraf-Richartz-Museum posiada dzieła m.in. malarstwa francuskiego (François Boucher) i szkoły weneckiej (Paris Bordone).
Malarstwo XIX i XX wieku Szeroki zakres obejmują dzieła malarstwa XIX-wiecznego: przede wszystkim przedstawicieli niemieckiego romantyzmu takich jak Jacob Philipp Hackert, Johann Christian Reinhart, Joseph Anton Koch, Caspar David Friedrich, Carl Blechen, Gerhard von Kügelgen, oraz nazareńczyków (Eduard Bendemann, ). W muzeum znajduje się wiele dzieł kolońskiego malarza Wilhelma Leibla. Zbiory malarstwa realistycznego tworzą obrazy m.in. Gustave Courbeta, Maxa Liebermanna, Adolpha Menzla.