Das Setagaya Kunstmuseum besitzt eine Sammlung von derzeit etwa 18.000 Kunstwerken sowohl aus Japan wie auch aus dem Ausland. Der Schwerpunkt liegt auf der Kunst von der Moderne bis zur Gegenwart. Den Grundbestand der Sammlung bilden Werke der naiven Kunst sowie Werke von Künstlern aus Setagaya. Weiterhin besitzt das Museum eine umfangreiche Sammlung der Werke von Rosanjin Kitaoji, der von der Kochkunst bis zu Keramik sein Talent auf zahlreichen Gebieten entfaltete.