Hier werden große Meisterwerke gezeigt, z.B. die Predella von der Entweihung der Hostie von Paolo Uccello, die Madonna von Senigallia und eine Geißelung von Piero della Francesca; des Weiteren die ideale Stadt von Laurana und Die Stumme von Raffael. Sehenswert ist auch das kleine Kabinett (studiolo), in das sich Herzog Federico zum Lesen zurückzog.