Pagrindinis XX a. pradžios Lietuvos meninio gyvenimo centras - Vilnius. Tuomet tai buvo Rusijos imperijos miestas, gubernijos centras. Čia gyveno ir kūrė dailininkai, baigę studijas Varšuvos, Krokuvos, Peterburgo, Paryžiaus, Miuncheno meno mokyklose, būrėsi dailės draugijos, buvo rengiamos parodos, veikė Vilniaus piešimo mokykla, kurioje mokėsi vėliau pasaulyje išgarsėję dailininkai Žakas Lipšicas (Jacques Lipchitz), Chaimas Sutinas (Chaim Soutine), Lazaris Segalas (Lazar Segal), Mišelis Kikoinas (Michel Kikoine) ir kt. Vilniaus dailininkai buvo daugiausia rusai, lenkai ir žydai. Lietuvių dailės sąjūdį skatino Lietuvių dailės draugijos veikla, ypač nuo 1907 m. jos rengtos lietuvių dailės parodos. Vilniaus dailininkų darbuose reiškėsi įvairios kryptys: realizmas, impresionizmas, simbolizmas, modernizmas.

     Šio laikotarpio Vilniaus dailę LNDM rinkinyje reprezentuoja žymiausių to meto tapytojų: Levo Antokolskio, Stanislovo Bohušo-Sestšencevičiaus (Stanisław Bohusz-Siestrzeńcewicz), Stanislovo Jarockio (Stanisław Jarocki), Sergejaus Južanino, Ivano Rybakovo, Ferdinando Ruščico (Ferdynand Ruszczyc), Nikolajaus Sergejevo-Korobovo, Kazimiero Stabrausko (Kazimierz Stabrowski), Ivano Trutniovo ir kt. kūryba, taip pat pirmųjų lietuvių dailės parodų Vilniuje dalyvių - Petro Kalpoko, Adomo Varno, Justino Vienožinskio, Antano Žmuidzinavičiaus - tapybos darbai.

     1918 m. Lietuvai tapus nepriklausoma valstybe, jos laikinąja sostine tapo Kaunas. Čia buvo įkurtas dailės muziejus, kuriame buvo saugomas ir eksponuojamas M. K. Čiurlionio palikimas, vyko amžininkų dailės parodos. Žymiausi to meto Lietuvos dailininkai - Kauno meno mokyklos pedagogai ir mokiniai. Vyresnės kartos dailininkai plėtotojo realizmo, impresionizmo ir postimpresionizmo kryptis, jų kūryboje ryški tautinio romantizmo tendencija. Lietuvos dailės modernėjimą paskatino jaunų dailininkų stažuotės Paryžiaus dailės mokyklose. Jų darbuose atpažįstami įvairių modernistinės dailės krypčių, taip pat art deco ir neoklasicizmo bruožai.

     LNDM rinkinyje sukaupti žymiausių to meto tapytojų Vlado Didžioko, Mstislavo Dobužinskio, Adomo Galdiko, Vlado Eidukevičiaus, Kajetono Sklėriaus, Jono Šileikos, Stasio Ušinsko, modernistinės "Ars" grupės narių Antano Gudaičio, Antano Samuolio, Viktoro Vizgirdos ir kt. kūriniai.

     Šiuo laikotarpiu Vilniaus kraštas buvo Lenkijos dalis. Dailės gyvenimą Vilniuje 1919-1939 m. ypač skatino Stepono Batoro universiteto Dailės fakulteto veikla. LDM rinkinyje - Vilniuje kūrusių dailininkų Vlado Drėmos, Bronislovo Jamonto (Bronisław Jamontt), Vytauto Kairiūkščio, Timono Niesiolovskio (Tymon Niesiołowski), Liudomiro Slendzinskio (Ludomir Sleńdziński), Aleksandro Šturmano (Aleksandre Szturman) ir kt. tapybos kūriniai.

     XX a. I p. skulptūros rinkinyje - Roberto Antinio, Boleslovo Balzukevičiaus (Bolesław Bałzukiewicz), Vinco Grybo, Rapolo Jachimavičiaus, Mato Menčinsko, Juozo Mikėno, Broniaus Pundziaus, Petro Rimšos, Antano Vivulskio, Juozo Zikaro ir kt. kūriniai.

     Turtingas šio laikotarpio grafikos ir piešinių rinkinys: XX a. pradžios dailininkų Mikalojaus Konstantino Čiurlionio, Antano Jaroševičiaus, Ferdinando Ruščico ir kt. darbai, taip pat Kauno meno mokyklos pedagogų ir absolventų: Pauliaus Augiaus-Augustinavičiaus, Mečislovo Bulakos, Mstislavo Dobužinskio, Adomo Galdiko, Vytauto Kazimiero Jonyno, Vytauto Jurkūno, Marcės Katiliūtės, Jono Kuzminskio, Viktoro Petravičiaus, Jono Steponavičiaus ir kt. kūriniai.

     LNDM taip pat turi sukaupęs XIX a. pabaigoje - XX a. I pusėje Vilniuje kūrusių fotografų Stanislavo Fleri (Stanisław Fleury), Jano Bulhako, Boleslavos ir Edmundo Zdanovskių (Bolesława i Edmund Zdanowscy) ir kt. darbų.