A história do Museu de Arte Moderna de São Paulo (MAM-SP) no parque, um dos primeiros museus de arte moderna da América Latina, começa durante a 5ª Bienal de São Paulo, quando Lina Bo Bardi e Martin Gonçalves idealizaram o projeto de um ambiente temporário sob a marquise para abrigar a exposição “Bahia”. Posteriormente, o espaço funcionou como depósito da bienal até virar a sede do MAM em 1968. De lá para cá, o MAM-SP cresceu e possui hoje mais de 4000 obras de arte contemporânea brasileira, dentre pinturas, esculturas, gravuras, fotografias, vídeos e instalações. Modernizou, revitalizou e hoje é um dos espaços mais bem cuidados do parque. No museu há peças de Candido Portinari, Emiliano Di Cavalcanti, Tarsila do Amaral e Victor Brecheret, além das instalações de Regina Silveira, Nelson Leirner e José Damasceno.
