Южный зал станции был открыт 3 января 1971 года в составе участка «Октябрьская» — «Площадь Ногина» (ныне «Китай-город») на Калужском радиусе будущей Калужско-Рижской линии одновременно с открытием участка «Таганская» — «Площадь Ногина» на Ждановском радиусе будущей Таганско-Краснопресненской линии. После ввода в эксплуатацию указанных участков в Московском метрополитене стало 89 станций.

Новая станция получила пересадку на станцию «Новокузнецкая» Горьковско-Замоскворецкой линии и носила такое же название до июня 1983 года; нынешнее название дано по расположенной неподалёку Третьяковской галерее.

11 января 1986 года был открыт северный зал станции. В этот день на один из путей нового зала было переключено движение поездов Калужско-Рижской линии в направлении станции «Октябрьская». Следующие две недели выполнялись работы по переключению старого пути в южном зале для Калининской линии. 25 января 1986 года было открыто движение поездов по участку «Марксистская» — «Третьяковская» на Калининской линии, в результате «Третьяковская» Калининской линии стала 132-й станцией Московского метрополитена.

Среди путевого развития сохранился один из двух соединительных съездов с Калининской на Калужско-Рижскую линию — пошёрстный, а противошёрстный разобрали.