La struttura museale è una tra le più importanti e famose al mondo, per opera delle sue straordinarie collezioni di dipinti e di statue antiche. Tra le raccolte di dipinti Trecentesche e del Rinascimento, raccolgono alcuni dei capolavori assoluti dell'arte di tutti i tempi. Ricordiamo i nomi di Giotto, Simone Martini, Piero della Francesca, Beato Angelico, Filippo Lippi, Botticelli, Mantegna, Correggio, Leonardo, Raffaello, Michelangelo, Caravaggio. Sono presenti importanti raccolte di pittori tedeschi, olandesi e fiamminghi. tra i quali troviamo: Dürer, Rembrandt, Rubens. L’esposizione della galleria sorge nell’ultimo piano del grande edificio costruito tra il 1560 e il 1580, progettato dal Vasari come sede dei principali uffici amministrativi dello stato toscano.