Ocupando originalmente um pequeno espaço, o museu foi se ampliando e, a partir de 2001, viu o espaço dedicado à exposição triplicar sob a direção do arquiteto Philip Johnson. O piso térreo é dedicado ao acervo original do museu: 391 obras de dois grandes nomes da arte ocidental americana, reunidas pelo editor Amon G. Carter, incluindo obras-primas como A Dash for the Timber (1889) e Fall of the Cowboy (1895) de Frederic Remington (1861-1909), e Christmas at the Line Camp (1904) e In Without Knocking (1909) de Charles Russell (1864-1926). No piso superior estão as exposições temporárias e cópias do resto da coleção de Carter, que inclui obras de Thomas Moran, Georgia O'Keeffe e Grant Wood. Cabe destacar a coleção fotográfica de 230 mil imagens, com obras de Laura Gilpin, Eliot Porter, Richard Avedon e Robert Adams.