Kunsthall Stavanger driftes av Stavanger kunstforening, som ble stiftet i 1865 etter initiativ fra Stavangers kunstinteresserte borgere. Foreningens første formann var konsul og amatørkunstner Jens Zetlitz Kielland, og hadde ved oppstart 62 medlemmer. I 1925, som den første av landets kunstforeninger kunne Stavanger kunstforening flytte inn i egne lokaler. Innvielsen ble foretatt av Haakon VII, og var samtidig ledd i markeringen av Stavanger bys 800-års jubileum.
Stavanger kunstforenings formål var å fremme medlemmenes glede og forståelse for billedkunst ved å kjøpe inn bilder til utstillinger som deretter ble loddet ut til medlemmene. Opp gjennom årene bygde kunstforeningen samtidig opp en egen kunstsamling med malerier av blant annet Kitty Kielland, Harriet Backer, Carl Sundt Hansen, samt landets betydeligste Hertervig-samling. Kunstsamlingen ble kalt Stavanger Faste Galleri, og ble i 1965 skilt ut som egen stiftelse. Med dette ble over 300 kunstverk vederlagsfritt overført fra Stavanger kunstforenings eie. Det ble etter hvert for liten plass til både den faste samlingen og de skiftende utstillingene, og i 1992 skiftet Stavanger Faste Galleri navn til Rogaland Kunstmuseum (nå Stavanger Kunstmuseum), og flyttet inn i nybygde lokaler ved Mosvannet. Dermed ble 900 m² utstillingsareal frigjort til å arrangere skiftende utstillinger.
I 2012 avgjorde styret og generalforsamlingen at kunstforeningen skulle skifte navn til Kunsthall Stavanger, og få et internasjonalt program og en ny driftsmodell. Kunsthall Stavanger åpnet i 2013, først med en ny nettside med digitale kunstprosjekter, så med en utstilling av Lina Viste Grønli.
