یکی از بناهای باشکوه مجموعه سعدآباد ساختمان موزه هنرهای زیبا است که در جنوبی ترین نقطه سعد آباد واقع شده است. این موزه که هر روزه بسیاری از هنر دوستان را به خود جلب می کند دارای سه طبقه با 3600 متر زیر بنا است. ساختمان این عمارت مربوط به زمان رضا شاه است که ساخت آن از سال 1319 شروع گردید و با تبعید رضاشاه در سال 1320 به صورت نیمه کاره رها شد. از آنجا که در بنای آن سنگ های مرمر سیاه رنگ (از معدن ولی آباد چالوس) به کار برده شده بود به کاخ اسود معروف بوده است. این ساختمان دارای دو طبقه و هم کف می باشد که هر طبقه دارای یک سالن و گالری های متعدد است و در حال حاضر در هر سه طبقه تابلوهای بسیار زیبایی از شیوه ها و مکاتب گوناگون هنری ایران و جهان به نمایش درآمده است.این تابلو ها بازمانده هنر نقاشان ایرانی و خارجی است. هم اکنون طبقه همکف به 19 اثر از آثار نقاشان معاصر ایرانی همچون نقاشانی همچون سهراب سپهری، حسین محجوبی، فرامرز پیل آرام، حسین زنده رودی، پروانه اعتمادی، نصرالله افجه ای و…. اختصاص دارد . در طبقه اول موزه نقاشی های زیبایی از نقاشان اروپایی در مکاتب و شیوه های گوناگون به نمایش درآمده اند که در فاصله قرن 17 تا 20 میلادی ترسیم شده اند . نقاشی های غربی بر اساس مکاتب ملی مثل مکتب آلمان ،انگلیس، فرانسه، روس، و غیره تقسیم بندی شده اند. از جمله نقاشان معروف اروپائی که آثاری از آنان در موزه هنرهای زیبا به معرض نمایش گذاشته شده میتوان سالوادر دالی، جان فردرینگ هرینگ، پیتر گراهام، ایوانویچ شیشکین، فرانسوا موزن و ژول برتون را نام برد.
