Музей располагает значительным собранием работ австрийского экспрессионизма: в нем хранятся выдающиеся работы таких художников как Густав Климт и Оскар Кокошка, а также крупнейшее собрание работ Эгона Шиле.
Леопольд стал коллекционировать произведения искусства в 1947 году, начав со старых мастеров и художников XIX века. В 1950 году он познакомился с творчеством Шиле и перешел на искусство XX века. В 1990-х его коллекция насчитывала около 5 тысяч работ и оценивалась в 7,9 миллиардов шиллингов (574 миллионов евро, 884 миллиона долларов).
В последние годы Леопольда обвиняли в том, что он хранит в своей коллекции работы, конфискованные нацистами у законных владельцев, чаще всего - евреев. Несмотря на то, что Австрия одобрила реституцию предметов искусства, отнятых при Гитлере, Музей Леопольда, будучи частной организацией, ни разу не отдавал работ из своей коллекции.
Сам Рудольф Леопольд заявлял, что никогда не покупал произведений, заранее зная, что они незаконно достались нацистам, и выступал против реституции, предпочитая компенсировать стоимость работ деньгами. В 2009 году независимая комиссия изучала провенанс 23 "сомнительных" работ из коллекции Музея Леопольда.