В XX веке, с развитием технического прогресса, производство художественных масляных красок значительно расширилось. Процессы очистки и отбеливания масел стали быстрее и эффективнее. Изменились и способы сгущения и полимеризации масел: вместо традиционного естественного воздействия солнечного света и нагревания на воздухе с добавлением сиккативов, в первой четверти XX века в Европе начали использовать искусственные методы. Полимеризованное масло стали производить в промышленных условиях под вакуумом или в атмосфере углекислого газа, что обеспечивало его лучшее качество как по техническим характеристикам, так и по оптической стойкости.
Производители стремились улучшить свойства масляных красок, сочетая традиционные ореховое, льняное и маковое масла с масляно-копаловым лаком, растворами янтаря и воском. Природные смолы имели ряд преимуществ, таких как высокие оптические свойства и простота обработки, хотя они уступали маслам в пластичности. В 1930-е годы, согласно экспериментальным исследованиям, появились краски на основе природных смол и органических растворителей, что было подтверждено на примере палитры Матисса 1937 года, хранящейся в ГМИИ им. Пушкина, и произведений французских художников того времени, а также картин К. Коровина.
В России в 1930-е годы активно использовали подсолнечное масло, доступное и популярное благодаря его светло-желтому цвету и пластичности. Художники, такие как А. Куприн и П. Кончаловский, самостоятельно готовили краски на его основе. Хотя в первой половине XX века фабричных красок на подсолнечном масле не производили, исследования показали, что его активно применяли в частной практике. О его свойствах писали Ф. Рерберг и Д. Киплик. Лишь в конце 1950-х годов фабричное производство красок на подсолнечном масле началось, и в 1960-е годы оно стало использоваться в качестве добавки к масляным краскам второй группы.
Вторая мировая война приостановила экспериментальную работу по внедрению новых связующих материалов в производство красок для станковой масляной живописи. Большинство нововведений пришлось на послевоенное время. В 1944—1945 годах в советской практике было внедрено связующее, включающее высыхающее растительное масло, природные смолы (даммар или мастику) и воск. В 1950-е годы в СССР активно развивалось производство полимеризованного масла для художественных целей. Оно изготавливалось без доступа воздуха, а сгущённое масло производили при низких температурах (до 100°C) путем продувки горячим воздухом или кислородом.
Развитие органической химии позволило расширить ассортимент сиккативов, что способствовало созданию светлых сиккативных масел, превосходивших традиционные олифы, основанные на свинцовых соединениях. С 1950-х годов для улучшения свойств красочных паст в производство художественных красок стали вводить стеараты металлов — сначала алюминия, цинка и кальция, а позже лития и натрия.