Pod nadzorem Mieczysława Porębskiego w 1985 przygotowała wraz z zespołem pracowników Galerię Sztuki Polskiej XIX wieku, a w 1991 zorganizowała w Gmachu Głównym Muzeum Narodowego w Krakowie Galerię Sztuki Polskiej XX wieku, która przez wiele lat była największą tego typu prezentacją sztuki współczesnej w Polsce i stanowiła bazę dla zorganizowanej na przełomie kilkanaście lat później nowoczesnej Galerii Sztuki Polskiej XX i XXI wieku.
W latach 2000–2015 Zofia Gołubiew była dyrektorem Muzeum Narodowego w Krakowie. Uporządkowała sytuację prawną i lokalową muzeum. Opracowała projekt przekształcenia czterech domów biograficznych – oddziałów Muzeum Narodowego: Domu Jana Matejki, Domu Józefa Mehoffera wraz z ogrodem, Muzeum Stanisława Wyspiańskiego oraz Muzeum Karola Szymanowskiego w willi „Atma” w Zakopanem. Pod jej kierownictwem przeprowadzono remont konserwatorski Kamienicy Łozińskich, zakończono czteroletni remont i modernizację Galerii Sztuki Polskiej XIX wieku w Sukiennicach. W 2007 po zakończeniu wieloletniego remontu konserwatorskiego jako oddział Muzeum Narodowego prezentujący sztukę średniowieczną urządzony został pałac biskupa Erazma Ciołka. Odzyskano dla muzealnych celów zabytkowy spichlerz, w którym utworzono Ośrodek Kultury Europejskiej Europeum.