Die Kunst der Weimarer Republik zwischen 1918 und 1933 spiegeln Maler wie Karl Hubbuch, Franz Radziwill, Alexander Kanoldt, Georg Schrimpf und Gustav Wunderwald. Werke dieser Künstler waren bereits 1925 in der Mannheimer Wanderausstellung „Neue Sachlichkeit“ als dritte Station auch in Chemnitz zu sehen. Sie haben mehr als achtzig Jahren später nun dauerhaft eine Verankerung in der Stadt gefunden. Dazu gehören auch die zentralen Figuren der Zeit, Conrad Felixmüller und Otto Dix, die zusammen mit mehr als 400 Arbeiten wesentlich zum Profil des Museums Gunzenhauser beitragen.

Herzstück des Hauses ist die einmalige Sammlung von 278 Arbeiten Otto Dix’. Ihm ist der größte Teil des dritten Obergeschosses gewidmet. Beginnend mit dem ersten in Öl gemalten Selbstbildnis von 1912 und frühen Gemälden des Dresdner Studenten führt der Rundgang über Aquarelle und Gouachen aus der Zeit des Ersten Weltkriegs zu bedeutenden Werken der 1920er-Jahre in allen künstlerischen Techniken; aber auch die großen Landschaften aus der Zeit der inneren Emigration und das malerisch angelegte lithografische Spätwerk sind mit repräsentativen Arbeiten vertreten. Besonderes Merkmal der Chemnitzer Dix-Sammlung ist die Gruppe der heute wenig bekannten Landschafts-gemälde, die Dix zwischen 1933 und 1945 malte.