Desde sus inicios, el CAAM no ha perdido de vista una de sus bases fundacionales: la creación de un espacio para la conservación, catalogación y estudio de las obras de arte. La Colección del Centro Atlántico de Arte Moderno se nutre en un primer momento de los fondos de arte canario adquiridos desde los años cuarenta por el Cabildo de Gran Canaria. Este fondo contaba con obras de artistas de los años 30 y 40, vinculados a la Escuela de Arte Decorativas “Luján Pérez”: Jorge Oramas, Plácido Fleitas, Eduardo Gregorio, Felo Monzón y Santiago Santana, entre otros, a las que se unen las de otros creadores canarios más contemporáneos, procedentes de exposiciones realizadas en la Casa de Colón y en la Sala San Antonio Abad.

Desde las primeras reuniones del equipo fundacional del CAAM, se establece el grupo “El Paso”, inicio de la vanguardia española, como el punto de arranque de la Colección, teniendo en cuenta que dos de sus miembros son canarios: Manolo Millares y Martín Chirino.

A esta premisa se une la tesis inaugural de la tricontinentalidad que abre los fondos del museo al arte creado en África, Latinoamérica y el continente europeo. En este sentido, se ha adquirido obras de artistas que han participado en algunas de las exposiciones temporales que han ocupado el espacio del CAAM: Willie Bester, Sokari Douglas Camp, Berry Bicke, Jesús Soto, Marcos Lora Read o Thomas Ruff, entre otros.

Paralelamente, el CAAM ha completado su Colección con piezas de algunos períodos que estima no están suficientemente representados; como es el caso del arte español de los años 80 y 90: José María Sicilia, Cristina Iglesias, Alberto García Alix, o Luis Gordillo.

La reapertura del la Sala San Antonio Abad y su línea de investigación y difusión de la última creación plástica, abre una nueva dinámica en la Colección y la nutre de las representaciones últimas de la contemporaneidad.

La adquisición de la Colección APM en 2002 produce un cambio significativo en los fondos del CAAM. Integrada por alrededor de 1.600 obras, se centra en el desarrollo de los movimientos culturales canarios de los años 70, 80 y 90. La presencia de autores centroeuropeos como Walter Dahn o Andreas Schulze, es también digna de mención.

Ahondando en este apartado, ingresan en la colección 48 obras sobre papel y lienzo de autores claves de los años 80 y 90 europeo: Dokoupil, Condo, Longobardi y Salvo, entre otros.

El CAAM prosigue su trayectoria de contacto con la contemporaneidad mediante el acercamiento a las galerías circundantes, a los propios artistas y al devenir de las obras presentes en las exposiciones temporales que programa, para nutrir a su colección de obras que reflejen su compromiso con sus principios fundacionales y su entorno espacial y temporal.