进入20世纪，史密森博物院接受的艺术品捐赠与日俱增，在首都华盛顿建造大规模国家美术馆的呼声愈高。1920年，史密森博物院成立了国家美术馆筹建委员会。1923年，国会决议，在大草坪边建造国家美术馆，由史密森博物院负责筹集建馆所需资金。然而由于建造规模无法确定，所需资金来源悬而未决，而史密森博物院仅从私人手中募集到1万美元，因此建馆事宜也就暂且搁置了起来。
真正给建造美国国家美术馆带来好运的是安德鲁·威廉（Andrew Willem Mellon）。他于1855年3月24日生于匹兹堡，父亲是匹兹堡的一位企业家。生在富有家庭的梅隆在即将毕业于匹兹堡大学的时候，听从父亲的劝告，离校投身于银行业。年轻的梅隆在银行事务中取得了成功。同时，他又是一位艺术爱好者，尤其爱好绘画。1880年，25岁的梅隆到欧洲旅行。这次欧洲之旅揭开了梅隆艺术收藏的序幕。在英国，他以1000美元的价格买下一幅油画，成为自己的第一件艺术藏品。此后便一发而不可收拾，他几乎每年夏天都要去一次欧洲，持续不断地购买了许多16-19世纪的欧洲名画。1921年至1932年，梅隆来到华盛顿，在前后3任总统手下担任美国财政部长11年之久。1927年，梅隆在一次谈话中对儿子明确地说，他希望有朝一日在华盛顿捐资建造美术馆，使美国人民在自己的首都看到世界上最好的艺术品。从那以后，他更加注意收藏油画和雕塑珍品。
1932年，梅隆出任美国驻英国大使，他个人出资665.4万美元从当时的苏联政府手中购买了21幅世界名画。这笔资金相当于苏联1931年向美国出口商品总额的1/3。在担任财政部长期间，随着自己收藏日丰，梅隆要捐资在首都建造国家美术馆的愿望越来越强烈。这一方面是因为他每年旅行欧洲，那里令人目眩的宏大美术馆给他留下了深刻的印象，他由此希望美国也有一个完全可以与欧洲相比的美术馆；另一方面，担任财政部长的梅隆经常接待英、法、意大利等欧洲来客，当这些客人表示想看看美国的美术品收藏的时候，梅隆总是感到窘迫，常常以邀请他们参观自己的油画收藏应付过去。然而，个人收藏和国家馆毕竟是两回事。 1936年12月，80岁高龄的梅隆致信美国总罗斯福，表达了向国家捐建一座美术馆的愿望。他表示，该馆落成之后，不要以他个人的名字命名，而使用“国家美术馆”这样的名字，以便于其他艺术收藏家向该馆捐献珍藏。美国政府和国会很快决定，接受梅隆的捐赠。
梅隆指定著名建筑家约翰·雷塞尔·波普为国家美术馆的建筑设计师。对于这位人选，梅隆坚信不疑，因为除了他以外，梅隆只考虑过卡斯·吉尔伯特——美国最高法院大厦的设计者。这年，建筑大师波普也有62岁了，他设计的杰弗逊纪念堂和国家档案馆已经为自己带来了声誉。晚年，波普觉得自己生命有限，决心在国家美术馆设计中尽展才华。
遵照梅隆的意见，外墙使用田纳西州粉红色花岗石的国家美术馆在建筑面积上超过了当时的英国国家美术馆。梅隆表示，为了达此目的，即使增加开支也在所不惜。由于大量使用昂贵的大理石和花岗石，当这座美术馆竣工的时候，它成了世界上使用高级石料最多的国家美术馆。波普经过认真研究，在美术馆外形上采取古罗马式结构，中央穹顶较低而两翼较长，南北大门前以长长的圆立柱，使整个建筑显得气度恢宏，典雅不凡。
在捐献一事得到确定，波普的设计也开始之后，梅隆的身体状况明显衰弱。但是他一直住在华盛顿，亲眼看着工程的进展，直到1937年6月底，确定美术馆外墙使用他选定的田纳西州花岗石后，梅隆才离开华盛顿回到长岛休养。梅隆预见到自己的生命正走向终点。为了顺利完成建筑，根据他的安排，成立了以儿子保尔为首的基金会，全面负责工程和日后的开馆事宜。在梅隆生命的最后半年中，唯有国家美术馆的建造牵动他的心。 1937年3月17日晚，美国国家美术馆举行开馆仪式，罗斯福总统前来参加。保尔·梅隆致辞说：“这座建筑是许多人智慧的结晶，他们为之竭尽全力。现在，我们高兴地将它和我父亲的艺术收藏一起较交给您——总统先生，让它们永远服务于美国人民。”
