La pinacothèque conserve une vaste collection de peintures et de sculptures en bois, datant de la seconde moitié du XIIIe siècle, de la première moitié du XIVe siècle, des XIVe et XVe siècles et des XIIIe, XIVe, XVe et XVIe siècles. Parmi les noms les plus importants, citons : le Maître de Saint-Augustin, le Maître de Saint-Émilien, Allegretto Nuzi, le Maître de Staffolo, Antonio da Fabriano, Rainaldetto di Ranuccio da Spoleto, Ottaviano Nelli, le Maître de Fossato, Bernardino di Mariotto, Puccio di Simone, Bicci di Lorenzo, Neri di Bicci et Andrea Boscoli. L'autel gothique du XIVe siècle, provenant de l'Oratoire du Saint-Sépulcre de Sant'Agostino, fondé en 1393 par les Bienheureux Pietro et Giovanni Becchetti, est une autre œuvre précieuse conservée dans la pinacothèque.