Die Grafische Sammlung des Kunstmuseums wird seit den 1950er-Jahren kontinuierlich ausgebaut und umfasst heute rund 10.000 Werke. Der Schwerpunkt liegt auf internationalen Grafikserien, Mappenwerken und Künstlerbüchern, die einen Bogen vom Expressionismus, über die amerikanische Pop Art bis zur Kunst der Gegenwart spannen.
Den Kernbestand bilden das Jugendwerk Otto Pankoks sowie Einzelblätter und Serien von Ernst Barlach, Max Beckmann, Oskar Kokoschka und Käthe Kollwitz. Nach und nach wurden mit Grafikfolgen und Buchillustrationen von Georges Braque, Marc Chagall, Max Ernst, Joan Miró und Salvador Dalí neue Akzente gesetzt. Pablo Picassos „Suite Vollard“ zählt zu den druckgrafischen Meisterwerken.
Das größte Konvolut stellt die Sammlung Themel mit mehr als 400 Handzeichnungen, Grafiken und Fotografien des Berliner Künstlers Heinrich Zille sowie rund 260 Werken des französischen Malers und Grafikers Théophile-Alexandre Steinlen dar.