Η Δημοτική Πινακοθήκη Καρδίτσας διαθέτει μία εκτεταμένη, αλλά μάλλον άνιση, συλλογή έργων, συνδημιούργημα ευγενικών δωρεών καλλιτεχνών και φιλότεχνων συλλεκτών έργων τέχνης. Το 1993 η Ελ. Γιαννίκα δώρισε στο Δήμο Καρδίτσας τη συλλογή ολόκληρου σχεδόν του εντοπισμένου και σωζόμενου ζωγραφικού έργου του Γ. Βαλταδώρου, μιας γοητευτικής και πολύπλευρης καλλιτεχνικής φυσιογνωμίας του Μεσοπολέμου. Εργα αυτής της συλλογής εκτίθενται στην αίθουσα «Καρδιτσιωτών καλλιτεχνών».

Το 1994 και το 2000, η Στέλλα Γιολδάση, θετή κόρη του καλλιτέχνη, δώρισε στο Δήμο Καρδίτσας 3.000 περίπου έργα του Δ. Γιολδάση. Στη συλλογή αυτή, που επηρέασε καθοριστικά το χαρακτήρα της Πινακοθήκης, μπορούμε να παρακολουθήσουμε τις εικαστικές διαδρομές και τους πειραματισμούς του γνωστότερου ίσως καλλιτέχνη της πόλης, ο οποίος με τη ζωή και το έργο του επηρέασε σημαντικά την κοινωνική και καλλιτεχνική φυσιογνωμία της σε ολόκληρο σχεδόν τον 20ό αιώνα. Αντιπροσωπευτικά έργα της παραγωγής του εκτίθενται αυτόνομα στην «Αίθουσα Δημήτρη Γιολδάση».

Το 1996 η Νατάσσα Παύλου δώρισε μία ενότητα έργων του Κώστα Παύλου (Πωλ). Πρόκειται κυρίως για ζωγραφικά έργα, καθώς και για σειρά από θεατρικές μακέτες που αντιπροσωπεύουν με σεβασμό το έργο και την ιδιοσυγκρασία ενός καλλιτέχνη, που κατέχει ιδιαίτερη θέση στην πνευματική ιστορία της πόλης κατά την περίοδο του μεσοπολέμου, καθώς και των πρώτων μεταπολεμικών δεκαετιών. Ορισμένα από τα έργα αυτά εκτίθενται στην «Αίθουσα Καρδιτσιωτών Καλλιτεχνών».

Το 2002 ο Απόστολος Κάρκας κληροδότησε στη Δημοτική Πινακοθήκη Καρδίτσας μία ενδιαφέρουσα συλλογή έργων, που - με γνώμονα το πάθος και το προσωπικό αισθητήριο του συλλέκτη τους - σταχυολογεί τη σύγχρονη παραστατική εικαστική παραγωγή στην Ελλάδα, θέτοντας ταυτόχρονα γερές βάσεις για τον εμπλουτισμό της συλλογής της Πινακοθήκης με έργα σύγχρονων καλλιτεχνών πανελλήνιας εμβέλειας. Τα έργα αυτής της συλλογής εκτίθενται αυτόνομα στο ισόγειο της Πινακοθήκης.

Η συλλογή της Δημοτικής Πινακοθήκης Καρδίτσας περιλαμβάνει ακόμη αρκετά έργα σύγχρονων, μεγαλύτερων, αλλά και νεότερων καλλιτεχνών, που έχουν συνήθως σχέση καταγωγής ή διαμονής με την Καρδίτσα ή τον ευρύτερο θεσσαλικό χώρο. Επιλογή από αυτά φιλοξενείται στην «Αίθουσα Καρδιτσιωτών Καλλιτεχνών».