У палатинській галереї знаходиться одна з найважливіших колекцій творів Італії XVI і XVII століть, з незвичайним чарівністю, що надається розташуванням картин, поміщених з багатими рамами в дрібно прикрашених ліпниною залах в стилі картин XVII століття: як і старі картини, з яких є найважливішим історичним прикладом Італії, картини поміщаються відповідно до декоративним, естетичним і ненауковим критерієм. Це був великий князь Леопольд, який в кінці XVIII-початку XIX століття вирішив перенести частину багатих колекцій Медічі з Уффіці в палац Пітті з міркувань простору. Сьогодні це перший музей Флоренції за кількістю виставлених робіт. У ньому представлені роботи Понтормо, Філіппо Ліппі, Раффаелло (Мадонна делла Сеггіола, Ла Велата), Тиціана (Кающаяся Маддалена) і Андреа дель Сарто, роботи флорентійських майстрів XVI і XVII століть і роботи Караваджо, Рубенса (Ле гетенце делла Герра), Ван Дейка, Сальватора Рози.
