Началото на Художествената галерия е поставено през 30-те години на 20 век, когато белокаменният град се намира в пределите на Румъния. Романтиката на живописния морски залив привлича много от румънските художници, които запечатват красотите му в своите платна. Това предопределя и появата на място, където те да бъдат показвани. Така през 1937 г. сграда, в близост до морето, е превърната в музей-галерия, която е и първата такава в цяла Южна Добруджа. Съдържа интересни колекции и сбирки, част от които са 55 живописни творби, редки старопечатни издания, няколко антични статуи /една от тях е торс на бог Дионис/, както и мраморни глави, епиграфски паметници и монети. Той просъществува до 1940 г., когато Южна Добруджа е върната в пределите на България. Всички експонати от музея и галерията са натоварени на кораба „Ойтус“ и са изнесени в Румъния. Историческите повратности за кратко преустановяват галерийния живот в града.
През 60-те години местната общност започва да полага усилия за възстановяване дейността на културните институти. Предприема се събиране на художествени творби, като Националната художествена галерия дарява 76 произведения от живописта, графиката и скулптурата на български художници. С даренията и на местни жители първата изложба се открива на 25 май 1965 г. в сегашната сграда на Исторически музей – Балчик. Заслуга за организацията и подбора на художествените произведения имат Клара Петкова (1908-2003) и Никола Даскалов (1924-2001).
Важен фактор в развитието на художественото дело в Балчик е обособяването на галерия на карикатурата с постоянна експозиция, която се помещава в отделна сграда на ул. „Черно море“. Създадена през 1979 г., тя събира във фонда си творби на известни български и чуждестранни карикатуристи като Теньо Пиндарев, Асен Грозев, Любо Маринов, Хералд Кречмар и др. Галерията на карикатурата просъществува до 1987 г., а колекцията й става част от фонда на днешната Художествена галерия.
Поради нарастване на фонда на художествения отдел, възниква нуждата от обособяването му в нова сграда. Това е красивата и стилна, бивша гимназия на града. Тя е в самият център на Балчик, в една от глухите му улички, където от високо с поглед към морето, посетителите й се наслаждават на една от най-прекрасните гледки в Белия град. Сградата е строена в края на 19 в., а впоследствие реконструирана със средства от фонд „1300 години България”, като през 2015 г. след извършен пълен ремонт на вътрешното пространство, галерията се открива със съвършено нова визия. Нейното обновление е реализирано с помощта на Община Балчик, а идейния проект, в който са включени характерните за Балчик елементи – камък и дърво е дело на арх. Иво Попов.
Художествената галерия е разположена на два етажа. На първият етаж са отредени пет зали за временни и гостуващи изложби и зала за чуждестранно изкуство. В централната зала е разположена статуя на бог Дионис /реплика на гръцки оригинал, открита в града 1945 г. – символ на древното име на града Дионисополис/. Фоайето, което посреща посетители и гости се използва за прожектиране на филми, свързани с изкуството и историята на града.
На вторият етаж се намира постоянната експозиция на галерията с творби на съвременно българско изкуство – живопис, графика и скулптура. Нейният тематико-експозиционен план е направен през 2008 г. от специалисти от Института по изкуствознание при БАН. Постоянната експозиция е разгърната в две основни зони – изкуство от първата половина на 20 в. и от преходния период /до края на 50-те години/ и изкуство през втората половина на 20 в. /от началото на 60 –те години до края му/. Най-добре представен е живописния раздел. В него присъстват творби на утвърдени имена като Владимир Димитров – Майстора, Бенчо Обрешков, Дечко Узунов, Цанко Панов, Стоян Венев, Илия Петров и други значими български художници, чиито картини са събрани в залата на т.нар. стари майстори.
В зоната отредена за изкуството от втората половина на 20 в., намират място творби, които говорят за по-ранните етапи от творчеството на известни, съвременни художници. Ориентирана предимно към морето и крайбрежния пейзаж, експозицията предлага много стойностни пейзажи от стария Балчик, рисувани от български класици. Място във фонда на галерията заемат творбите на 11 румънски художници, рисували Балчик по време на румънската окупация на Добруджа.
Най- голямата колекция от творби на известния български карикатурист Тодор Цонев, които са дарявани от автора в продължение на десет години, също са едно от богатствата на галерията. Това са 413 рисунки, литографии, карикатури, графики и шаржове, както и всичките 108 броя на в-к „Сатира”, които художникът издава, заедно с изкуствоведа – историк Мария Овчарова в периода 1990 – 1999 г.
Не може да не споменем родения в Балчик скулптор Борис Караджов – Караджа /1906 – 1982/. Неговият талант е открит от големия румънски скулптор Щорк, който настоява младежа да завърши художествено образование в Румъния. Борис Караджов завършва Художествената академия в Букурещ /1932 г./, където по-късно става преподавател и професор. Талантливият добруджанец се прибира всяка година в Балчик. При откриване на експозицията на галерията през 1965 г. той подарява своята творба „Пиета”, заемаща централно място на втория етаж.
Художествената галерия в Балчик е културно средище, където всяка година се провеждат фестивали и концерти, организират се самостоятелни и съвместни изложби, литературни вечери. Гостуват автори, представящи творби в различни сфери на изкуството – живопис, скулптура, графика, приложно изкуство. Всяка година в Белия град идват художници участващи в пленери, претворявайки красотите му в картини. Голяма част от тях обогатяват фонда на галерията и участват в бъдещи тематични експозиции. През месец май по традиция се празнува европейския празник „Нощта на музеите”. Той се отбелязва с богата програма от изложби и концерти, събирайки гражданите и гостите на града.
През 2012 г. Балчик е обявен за фестивална столица на Балканите. Огромен принос за тази престижна награда има дейността на художествената галерия в града и на знакови международни пленери и симпозиуми, които си дават среща тук – за карикатура, за живопис и за съвременно изкуство.