Seit 1884 ist die Galerie im Palazzo dei Musei untergebracht, einem ehemaligen Armenhaus, das vom Architekten Pietro Termanini im Auftrag von Franz III. Entworfen und 1771 fertiggestellt wurde.

Seit Ende 1800 sind die Sammlungen bis heute erhalten geblieben In der obersten Etage des Gebäudes wurde die Anordnung durch abwechslungsreiche Ausstellungsformeln mehrfach geändert.

Von Adolfo Venturi, dem ersten Kurator der Galerie, über Serafino Ricci, Roberto Salvini und Rodolfo Pallucchini bis hin zu den jüngsten Kuratoren, konnte nur ein Teil der Werke der Öffentlichkeit präsentiert werden: noch heute, nach der Umwelt Transformation der siebziger Jahre, ganze Kerne können aus Platzgründen nicht betrachtet werden.

Derzeit ist die rational ausgerüstete Galerie mit allen Werkzeugen und Systemen ausgestattet, die zur bestmöglichen Erhaltung der Werke erforderlich sind. Die Bildergalerie umfasst Gemälde, Zeichnungen, Gegenstände, Bronzen und Medaillen, die der herzoglichen Familie gehörten und nach dem Umzug des Hofes in die neue Hauptstadt nach Modena kamen. Nach dem Verkauf von einhundert Meisterwerken an den Kurfürsten von Sassonia für die Summe von einhunderttausend Pailletten im Jahr 1746 entlassen, wurde es mit neuen Übernahmen bereichert.

Heute beherbergt es zahlreiche Meisterwerke, Goldverzierungen, Tafeln der flämischen Meister und venezianische und emilianische Malerei. Hervorzuheben sind unter anderem die Büste von Franz I. von Bernini, das Porträt des Herzogs von Velasquez, das Triptychon von El Greco und die Gemälde von Correggio, Tintoretto, Veronese, Guido Reni, Guercino und Salvator Rosa, die zu den bekanntesten zählen.