1. Филип Николић (1830–1867)
1853–1856.
Указом кнеза Александра Карађорђевића успоставља се звање библиотекара и чувара Народне библиотеке и Музеја. За првог чувара постављен је, 1853. године, професор Трговачке школе Филип Николић. Током две и по године, колико је водио обе установе, Николић је направио попис свих предмета, израдио правила установа, захтевао посебан буџет и веће просторије за Музеј и Библиотеку.
2. Ђуро Даничић (1825–1882)
1856–1859.
Након постављења за чувара Народног музеја, познати филолог, професор Велике школе, и један од најистакнутијих радника на проучавању српског и хрватског језика, Ђуро Даничић, захтева од надлежног министарства да се за Музеј и Библиотеку, како то раде у свету, сазида посебна зграда. Државни савет је, због великих расхода, предлог одбио уз препоруку да се за потребе смештаја ових институција унајми посебна кућа, што се на жалост није десило.
3. Миливој Прајзовић
1859–1860.
Државни питомац Миливој Прајзовић провео је на месту чувара Музеја непуна четири месеца. За протоколисту Министарства правосуђа прелази 1860. године.
4. Коста Црногорац
1860–1861.
У фебруару 1860. године, државни питомац Коста Црногорац постаје чувар Музеја, а већ у мају 1861. године добија премештај у Шабац, где га постављају за професора Гимназије. Њега привремено замењује начелник Управе просвете, Љубомир Ненадовић, да би 10. маја 1861. године, указом кнеза Михајла Обреновића, за чувара био постављен др Јанко Шафарик.
5. Јанко Шафарик (1814–1876)
1861–1869.
Професор Високе школе, члан Друштва србске словесности, археолог и нумизматичар. Покренуо прва археолошка истраживања на Руднику, Космају и Јелици. Још 1848. године, заједно са Стеријом Поповићем и Грубаровићем саставља Списак ствари Музеуму Србском принадлежећи, који представља први музејски инвентар у Србији. Музеј је из Топчијске касарне пресељен у зграду Управе просвете. У јуну 1862, с почетком оружаног сукоба између Срба и Турака, Шафарик хитно преноси музејску збирку на безбедно место, што представља први пример заштите фондова у ратним околностима. Након пресељења у здање мајора Мише Анастасијевића, Шафарик приређује прву музејску поставку, која је повремено била оторена за публику, пре свега за лицејце и гимназијалце. Током Шафариковог времена систематизоване су збирке музеја.
6. Стојан Новаковић (1842–1915)
1869–1874.
Дипломата, филолог, историчар књижевности, професор београдске гимназије, министар просвете, председник Српске краљевске академије. Као министар просвете у влади Јована Ристића спровео је реформу средњег образовања, чије тековине и данас постоје. Дипломатску каријеру започео је мисијом у Цариграду, а исту наставља мисијама у Паризу и Петрограду. Као чувар Музеја, Новаковић обезбеђује издвајање посебног буџета за музеј, истичући да се на њега мало троши. Иницирао је доношење Закона о Народној библиотеци и музеју.
7. Јован Бошковић (1834–1892)
1875–1880.
Филолог, секретар Србског ученог друштва, министар просвете, професор Велике школе у Београду, академик, истакнута личност у културном животу земље и један од главних покретача оснивања Народног позоришта у Београду. Након постављења за чувара Музеја актуализује проблем простора, сарадника, финансија. У буџету за 1880. годину тражи новац „за набавку и ископавање старина“ и „за путовање у интересу Музеја“.
8. Нићифор Дучић (1832–1900)
1880–1881.
Историчар, добровољачки командант, калуђер и архимандрит Српске православне цркве, члан Српске краљевске академије, те председник Српског ученог друштва. Нићифор Дучић последњи је чувар Народне библиотеке и Музеја. Године 1881, министар просвете, Стојан Новаковић, подноси Предлог закона о Народној библиотеци и Музеју, образлажући да промене обима рада и повећања потреба захтевају да се развој обе институције мора јамчити. Према члану 2. овог закона, „Непосредна управа и руковање библиотеком и музејом народним, припада над библиотеком Библиотекару, а над музејом Професору археологије у Великој школи, који је у исти мах и чувар Народног музеја“.
9. Михаило Валтровић (1839–1915)
1881–1905.
Валтровић је био први професор археологије на Великој школи, утемељивач српске археологије и музеологије, члан Српске краљевске академије, први управник Народног музеја од раздвајања са Народном библиотеком. Оснивач је Српског археолошког друштва 1883, и покретач првог стручног часописа Старинар, чији је и уредник од 1884. до 1907. године. Као чувар Народног музеја, Валтровић поставља темеље Музеја као модерне установе заштите културног наслеђа. Са образложењем да се „стане на пут… самовољном уништавању старина и њиховом извозу ван земље“, Валтровић подноси Пројекат закона о историјским и уметничким старинама у Србији. Већ 1882. године приређује прву јавну изложбу скулптура Петра Убавкића, а крајем исте године, на вест о смрти Катарине Ивановић, излаже 23 њене слике.Поред „стручног списка“ свих предмета, Валтровић није запостављао ни припрему стручног каталога за музејску публику Почетком 1900, Музеј добија и званично одобрење за реализацију изложби и штампање каталога, а први стручни каталог био је Опис ствари из заоставштине Вука Стефановића Караџића. Почетком 1904. године, дугогодишњи радови на сталној поставци су окончани, те је и Музеј укључен у програм прославе стогодишњице Првог српског устанка.
10. Милоје Васић (1869–1956)
1906–1919.
Археолог, професор на Великој школи и Филозофском факултету у Београду, члан Српске краљевске академије. Као чувар Народног музеја, наставио је с научним истраживањима којима је основ поставио Валтровић, али развија и изложбену делтност музеја, као и послове заштите. Васићева истраживања Винче, започета 1908. године, позиционирају Србију на археолошку мапу Европе презентујући светској јавности изузетан сегмент наше културне баштине. Велику пажњу посвећује јавном раду музеја – јавља се иницијатива да у одређена дане Музеј буде стално отворен. Већ фебруара 1907. реализује се изложба Југословенске уметничке колоније, током које се први пут бележи број посетилаца, којих је било 4.298. Током Васићевог времена, први пут у историји Музеја спроведена је стручна интервенција заштите културних добара, током које је у Музеј допремљен иконостас из манастира Благовештење за потребе чијег излагања је био саграђен посебан заштитни оквир.
11. Владимир Петковић (1874–1956)
1919–1935.
Историчар уметности и археолог, предавач на Филозофском факултету у Београду, управник Археолошког института, члан Српске краљевске академије, који је српској историографији и историји уметности поставио темеље научног изучавања споменичке баштине, посебно српске средњовековне уметности. Постаје директор Народног музеја у тешким условима, након његове девастације у Првом светском рату, када музеј представља, како он сам констатује, „само сенку некадашњег Музеја“. После бројних потешкоћа, Музеј се 1922. године усељава у кућу Раше Милошевића и већ наредне године отворен је за јавност. Захваљујући Петковићевом залагању и запосленим стручњацима, Музеј се брзо опоравља, модернизује (оснива се прва конзерваторско–рестаураторска радионица) и развија у свим областима музејске делатности, али највише пажње посвећено је истраживањима.
12. Милан Кашанин (1895–1981)
1935–1944.
Историчар уметности, ликовни критичар, књижевник, историчар књижевности и културни радник, савремене европске назоре усваја школујући се на Сорбони. Докторирао је 1926. године, а већ наредне постаје чувар Музеја савремене уметности, а потом, након спајања са Хисторијско-уметничким музејом и директор новоформираног Музеја кнеза Павла. Захваљујући Кашанину Музеј је до 1939. године приредио шест изложби из иностранства, међу којима издвајамо Италијански портрет кроз векове (1938) и Француско сликарство 19. века (1939), покренуо је часопис Уметнички преглед и развио успешну издавачку делатност која је пратила изложбе ванредно илустрованим каталозима. Сарађујући са кнезом Павлем Карађорђевићем, Кашанин увећава уметничке колекције оба музеја и реализује савремено конципирану основну поставку која осликава разноврсност и богатство музејске колекције. Захваљујући бризи тадашњег директора и чињеници да је Музеј радио и током рата, музејске збирке током овог сукоба нису девастиране. Од 1951. све до пензионисања, Кашанин ради као управник Галерије фресака.
13. Вељко Петровић (1884–1967)
1944–1962.
Књижевник, историчар уметности, члан САНУ, председник Матице српске и Српске књижевне задруге. У мећуратном периоду био је једно време референт и инспектор у Уметничком одељењу Министарства просвете. Крајем 1944. године постаје директор Уметничког музеја. Већ следеће године, поводом стогодишњице Музеја, организује изложбу Српско сликарство 18. и 19. века. У наредним годинама Народни музеј пролази кроз велике промене – уступљена му је зграда Хипотекарне банке на Тргу Републике, у којој је Музеј 1952. године отворен за јавност, поново као Народни музеј. Током готово осамнаест година у којима је Вељко Петровић био директор, Музеј је организовао бројне изложбе, успоставио поново међународну сарадњу, развијао педагошку делатност, наставио археолошка истраживања, покренуо Зборник Народног музеја, профилисао се као уметничко-историјски музеј
14. Лазар Трифуновић (1929–1983)
1962–1969.
Историчар уметности, ликовни критичар, професор, био је оснивач катедре за Модерну уметност на Филозофском факултету у Београду, где је предавао историју модернизма до краја живота. Осим изузетног доприноса у области историје уметности, Лазар Трифуновић посебно је важан и за развој музеологије у Србији, као директор Народног музеја у Београду и један од оснивача Галерије савремене уметности у Нишу, Галерије Лазар Возаревић у Сремској Митровици и Галерије Милена Павловић Барили у Пожаревцу. У делатност Народног музеја унео је новине које су често наилазиле на оштре отпоре. Заговарајући иновативност у реализацији основних музејских задатака и њихово усклађивање са тада савременим музеолошким стандардима, као и акције којима би се допринело друштвеној афирмацији Музеја и његове научнопросветне мисије, Трифуновић тежи креирању динамичног, отвореног музеја. Обезбеђује средстава за, до сада једину, адаптацију зграде, захваљујући којој је простор Хипотекарне банке прилагођен потребама савременог музеја. Трифуновић омогућава даљи развој Музеја и приснију везу институције и посетилаца.
15. Миодраг Коларић (1912–2001)
1969–1973.
Историчар уметности и дугогодишњи кустос, ради у Народном музеју од 1951. године. Миодраг Коларић је објавио око 250 студија, чланака, есеја и текстова, показујући изузетно широк спектар знања и интерсовања. Као директор, од 1969. године наставља реализацију програма и активности свог претходника. У новембру 1969. свечано је, под покровитељством председника Југославије, прослављена 125-годишњица Народног музеја. Том приликом Музеју је враћен антички сребрни пехар из Берлинског музеја, који је тамо доспео након што је за време Првог светског рата опљачкан и продат.
16. Владимир Кондић (1932–1994)
1973–1980.
Археолог, директор Археолошког института у Београду, руководилац важних истражвачких пројеката, аутор бројних радова, посебно из области римске археологије и нумизматике. Као директор Народног музеја интензивирао је међународну сарадњу и гостовања светских изложби у Музеју. Увиђајући значај систематских археолошких истарживања за развој музејских збирки, у програмском развоју Народног музеја, поред изложбене делатности акцентује археолошку делатност. Захваљујући Владимиру Кондићу, Народни музеј је био носилац обимних послова у оквиру заштитних и научноситраживачких радова пројекта Ђердап 2. Резултатати истраживања представљени су у оквиру Археолошког музеја Ђердапа, чије оснивање је резулатат посебног залагања Владимира Кондића.
17. Јевта Јевтовић (1931–2011)
1980–1996.
Студије историје уметности завршио је на Филозофском факултету у Београду. Од 1956. године управник је Дома културе Западни Врачар и на тој дужности остаје све до 1965. За директора Музеја примењене уметности у Београду изабран је 1971, да би 1977. прешао на место секретара Градске конференције Социјалистичког савеза радног народа Београда. Од октобра 1980. до одласка у пензију 1996, Јевтовић је био директор Народног музеја у Београду. Током овог раздобља Музеј наставља са реализацијом бројних археолошких ископавања, тежи унапређењу медијске промоције и побољшању укупне функционалности установе. Налазећи се на челу два републичка музеја, током 23 године допринео је њиховом изоштренијем програмском профилисању и осавремењавању, већој повезаности с публиком и друштвеном средином.
18. Бојана Борић-Брешковић (1947)
1996–2001
Од 1997, први пут у историји, Народни музеј је на челу имао директорку. Класични филолог Бојана Борић–Брешковић најпре је, као руководилац Кабинета нумизматике и епиграфике, радила у Музеју града Београда, да би се 1977. године запослила у Народном музеју на месту кустоса Збирке за античку нумизматику и епиграфику. Током година у којима је Бојана Борић-Брешковић била директорка, прилике нису биле лаке – најпре је повучен део сталне поставке, Збирка стране уметности, а због НАТО бомбардовања 1999. године, и целокупна стална поставка. Ипак, Музеј је имао изузетно динамичну изложбену делатност; покренуте су манифестације по којима се Музеј препознаје, попут Међународне смотре археолошког филма, иницирани су важни пројекти, као што су Заштита комплекса Лепенски Вир или летња школа конзервације Дијана. Иницијативе за реконструкцију централне зграде скренуле су пажњу на тешко стање Народног музеја.
19. Никола Тасић (1932-2017)
2001–2003.
Археолог, дугогодишњи директор Балканолошког института, члан САНУ, каријеру је започео у Завичајном музеју Земуна и Музеју града Београда. Систематски је истраживао на десетине археолошких локалитета, међу којима издвајамо локалитете Винча–Бело брдо, Гомолав, Градина на Босуту и Белегиш. У домаћим и страним публикацијама објавио је више од 300 радова: чланака, студија, монографија, реферата. Директор је Народног музеја од краја 2001. године до априла 2003, у којем паралелно са пројектима Балканолошког института, успешно реализује и неколико изузетних изложбених пројеката. Указујући на алармантно стање Народног музеја, Тасић покреће иницијативу да се приступи темељитој реконструкцији зграде из 1903. године. Већ наредне године иницијатива је прихваћена, прикупљена су иницијална средства, а подршку пројекту реконструкције Народног музеја пружио је премијер Зоран Ђинђић.
20. Татјана Цвјетићанин (1963)
2003–2012.