Nel 1926, il Comune di Bologna stipulò una convenzione che tutt’oggi regola la coesistenza di due nuclei museali all’interno del Palazzo Bargellini: la Galleria Davia Bargellini ed il Museo Civico d’Arte Industriale, fondato nel 1919. L’intento principale di quest’ultimo era raccogliere testimonianze della Storia degli artigiani bolognesi, seguendo i criteri museografici del Sopraintende, il conte Francesco Malaguzzi Valeri.
Le raccolte d’arte applicata presenti nel Museo hanno origini differenti: alcuni sono stati acquistati intorno agli anni Venti del Novecento sul mercato antiquario, altri sono stati donati dalle Opere Pie bolognesi o come eredità lasciata al Comune. Tra i dipinti più degni di nota della galleria vi sono:
- La "Madonna dei denti" di Vitale da Bologna (1345);
- Una tavola di Antonio Vivarini;
- Il dipinto "Ritratto di gentildonna" di Prospero Fontana;
- Il "Ritratto di Virgilio Bargellini" di Bartolomeo Passerotti;
- I quadri "di stanza" di Marcantonio Franceschini.
E altri quadri di Cantarini, Giuseppe Maria e Luigi Crespi, Brill, Magnasco e Felice Torelli.
Accanto agli oggetti d’arte, sono presenti anche sculture bolognesi come il "Busto di Virgilio Bargellini" di Vincenzo Onofri del XV secolo, ceramiche graffite del Rinascimento, arredi di epoca barocca, mobili il legno in miniatura, un modello di palazzina con arredi, cornici finemente intagliate e dorate e una casa delle bambole. Si aggiungono al percorso anche la carrozza berlina di gala del comandante delle legioni Angelelli (di fine sec. XVIII), un cancello con decorazioni floreali di Giuseppe Da Col e un’insegna del Novecento della bottega di ferri battuti di Sante Mingazzi.
Il Museo Civico d’Arte Industriale custodisce anche un teatrino di marionette in legno del Settecento molto raro che mostra sul frontone lo stemma della famiglia di Forlì, gli Albicini. Il teatrino ha 74 marionette, 9 cavalli e una scimmia, con abiti in seta preziosamente ricamati e realizzati da artigiani veneti. Parti più antiche del teatrino sono invece, attribuite ad allievi e collaboratori di Antonio Bibbiena, attivi a Forlì fin dal 1770.