31 августа 1892 года Павел Михайлович написал заявление в Московскую городскую думу о передаче в дар городу своего собрания, а также собрания Сергея Михайловича (вместе с домом).
Летом 1892 года неожиданно умер младший из братьев Третьяковых Сергей Михайлович. Он оставил завещание, в котором просил присоединить свои картины к художественному собранию старшего брата; в завещании были и такие строки: «Так как брат мой Павел Михайлович Третьяков выразил мне свое намерение пожертвовать городу Москве художественную коллекцию и в виду сего предоставить в собственность Московской городской думе свою часть дома… где помещается его художественная коллекция… то я часть этого дома, мне принадлежащую, предоставляю в собственность Московской городской думе, но с тем, чтобы Дума приняла те условия, на которые брат мой будет предоставлять ей свое пожертвование…» Завещание не могло быть выполнено, пока галерея принадлежала П.М.Третьякову.
В сентябре Дума на своем заседании официально приняла дар, постановила благодарить Павла Михайловича и Николая Сергеевича (сына Сергея Михайловича) за дар, а также решила ходатайствовать о присвоении подаренной коллекции наименования «Городская художественная галерея Павла и Сергея Михайловичей Третьяковых». П.М.Третьяков был утвержден попечителем Галереи.
В январе 1893 года Московская городская дума постановила ежегодно выделять 5 000 рублей на приобретение художественных произведений для Галереи, дополнительно к завещанным Сергеем Михайловичем Третьяковым суммам. В августе 1893 Галерея была официально открыта для посещения (Павел Михайлович был вынужден закрыть ее в 1891 году из-за происходивших краж произведений).
После передачи коллекции городу Павел Михайлович не перестал заботиться о своей Галерее, оставаясь ее попечителем до конца жизни. Картины покупались не только на деньги города, но и на средства Третьякова, который дарил их Галерее. В 1890-е годы собрание пополнилось произведениями Н.Н.Ге, И.Е.Репина, А.К.Саврасова, В.А.Серова, Н.А.Касаткина, М.В.Нестерова и других мастеров.