Die Sammlung Alte Meister zeichnet sich durch ihre außerordentlich große historische Spannweite vom frühen 15. Jahrhundert bis zum Ende des 18. Jahrhunderts aus. Einen Schwerpunkt bildet dabei die norddeutsche mittelalterliche Malerei mit den Altären Bertram von Mindens und Meister Franckes. Werke von Lucas Cranach d. Ä., Hans Holbein d. Ä., Paris Bordone sowie Jan Massys zeigen den Facettenreichtum der europäischen Renaissance. Die Malerei des italienischen Barocks ist mit wichtigen Einzelwerken von Canaletto, Bernardo Bellotto und Giovanni Battista Tiepolo vertreten. Porträts von Jean-Laurent Mosnier und Johann Heinrich Wilhelm Tischbein sowie bedeutende Gemälde von François Boucher, Jean-Honoré Fragonard, Johann Heinrich Füssli und Goya sind im Bereich des 18. Jahrhunderts hervorzuheben. Der Hauptakzent des Sammlungsbereiches liegt auf dem niederländischen Goldenen Zeitalter des 17. Jahrhunderts mit herausragenden Beispielen von Rembrandt, Abraham Bloemaert, Pieter de Hooch, Anthonis van Dyck und Gerard van Honthorst.

Hamburger Privatsammler wie Georg Ernst Harzen oder Johannes Amsinck legten bereits 1863 und 1879 mit den Vermächtnissen ihrer Sammlungen vorwiegend niederländischer Malerei den Grundstock für die Sammlung Alte Meister. Alfred Lichtwark, der erste Kunsthallendirektor, prägte ab 1886 maßgeblich den Gemäldebestand: 1888 konnten nicht nur eine Reihe von Gemälden aus der Sammlung Hudtwalcker-Wesselhoeft sowie Bilder Hamburger Künstler für die Kunsthalle angekauft werden. Mit dem Thomas-Altar für die hamburgischen Englandfahrer von Meister Francke (1898) und dem ehemaligen Hochaltar der Hamburger Petrikirche von Bertram von Minden (1903) erwarb Lichtwark zwei Hauptwerke, deren Stellenwert er kommentierte: »Die Grundlage unserer Gemäldesammlung bildet von nun an das Werk des alten Hamburger Meisters Francke« und »Seit im Herbst 1900 der berühmte Grabower Altar […] als ehemaliger Hauptaltar von St. Petri in Hamburg erkannt worden war, hat die Kunsthalle es für die dringlichste Aufgabe erachtet, den Spuren seines Urhebers, […] des bekannten Meisters Bertram, nachzugehen und seine Werke für die Vaterstadt zurück zu gewinnen«

Weitere Ankäufe aus der Sammlung des Konsuls Eduard Friedrich Weber sowie aus dem Vermächtnis Siegfried Wedells’ prägten die Folgejahre und festigten die Bedeutung der Sammlung Alte Meister. Lichtwarks Nachfolger Gustav Pauli bemühte sich zwischen 1923 und 1929 vor allem um einen Ausbau der bis dahin stark vernachlässigten italienischen Malerei. Während der Zeit des Nationalsozialismus gelangte über den ausländischen Kunsthandel eine größere Zahl von niederländischen Gemälden in die Kunsthalle, jedoch wurden die meisten Bilder nach Kriegsende wieder zurückgegeben. Es war das Verdienst von Alfred Hentzen, dass in den 1950er Jahren herausragende Gemälde der Sammlung Wedells als Dauerleihgabe der Freien und Hansestadt Hamburg für die Kunsthalle gesichert werden konnten. Bis heute erfährt die Sammlung Alte Meister durch Vermächtnisse, Schenkungen und gezielte Ankäufe, mit denen Lücken im Bestand geschlossen und die Stärken der Sammlung weiter ausgebaut werden sollen, einen kontinuierlichen Zuwachs.

Der anlässlich der Modernisierung der Hamburger Kunsthalle 2016 neu gestaltete chronologische Rundgang offenbart die ganze Vielfalt der Sammlung Alte Meister. Auch wenn die bekannten Schwerpunkte des Sammlungsbestandes weiterhin sichtbar bleiben, werden die bedeutenden Hauptwerke nun in neuen Konstellationen und spannungsreichen Gegenüberstellungen präsentiert, die wechselseitige, länderübergreifende Einflüsse deutlich machen. Neu konzipierte Themenräume ermöglichen eine Entdeckungsreise durch vier Jahrhunderte.