Im Inneren des Palazzo Pitti haben wichtige Kunstsammlungen eine angemessene Aufnahme gefunden. Die berühmteste ist mit Sicherheit die Galleria Palatina, d. h. die private Gemäldesammlung der Medici und der Habsburg-Lorena.

Diese Sammlung enthält Meisterwerke von Fillippo Lippi, Perugino, Rafael, Tizian, Rubens, Van Dyck, Velazques. Die Kunstwerke sind in großartigen Sälen ausgestellt, von denen einige 1647 vom großen Barockmaler Pietro da Cortona mit Fresken ausgemalt wurden. Unter den ausgestellten Statuen sticht die Venus Italica von Antonio Canova aus dem Jahre 1810 hervor.
Auf demselben Stockwerk kann man die Königsgemächer besichtigen, die wegen ihrer prachtvollen Ausstattung bemerkenswert sind. Hervor sticht die Kapelle aus dem 17. Jh., die in das frühere Schlafzimmer des Großfürsten Ferdinando de' Medici eingebaut ist.
In der Galleria d'Arte moderna befinden sich vor allem Gemälde aus dem 19. Jh., darunter vor allem von den toskanischen „Macchiaioli", die so nach ihrer Flecken-Technik bei der Farbgestaltung genannt werden. Es handelt sich um Werke eines ruhigen, bürgerlichen Realismus, und darunter stechen die Bilder Giovanni Fattoris hervor.
Eine umfassende Sammlung von Stücken aus dem Besitz der Medici und der Habsburg-Lorena ist das Museo degli Argenti, wo sich Edelsteine, Geschmeide und Arbeiten aus Elfenbein, Perlmutt, Bernstein und anderen wertvollen Materialien befinden. In diesem Museum befindet sich auch der Schatz der Fürstbischöfe von Salzburg, der von Großherzog Ferdinand III hierher gebracht wurde, als er 1814 aus seinem österreichischen Exil zurückkam.
Im Padiglion des Meridius ist eine Sammlung untergebracht, die nach ihrem Stifter „Alessandro Contini Bonacossi" benannt ist und Werke von Duccio di Boninsegna, Adrea del Cortagno, Giovanni Bellini, Veronese, Zurbaran, Goya enthält. Dann gibt es noch ein weiteres Museum: Es ist unter freiem Himmel - den großartigen Boboli-Garten.