Situata nell’omonimo Palazzo seicentesco dove hanno sede anche altre istituzioni culturali (la Biblioteca,l’Istituto di Scienze e Lettere, l’Accademia di Belle Arti, il Museo Astronomico e l’Orto Botanico), è uno dei musei più famosi d’Europa, che con oltre 400 opere esposte documenta la pittura italiana dal Trecento alle avanguardie del Novecento. Alcuni capolavori: la Pala di Federico da Montefeltro di Piero della Francesca, il Cristo Morto di Andrea Mantegna e lo Sposalizio della Vergine di Raffaello, il Cristo alla Colonna di Bramante al Ritrovamento del corpo di San Marco di Tintoretto, dalla Cena in Emmaus di Caravaggio al Bacio di Hayez. Sono esposte anche opere di Gentile da Fabriano, Bellini, Lotto, Tiziano, Rubens, Caravaggio, Veronese, El Greco, Van Dyck e Canaletto. L’arte moderna è rappresentata dalla Collezione Jesi con opere di Modigliani, Boccioni, Severini, Balla, Morandi, Braque, Picasso.