Nella suggestiva cornice di palazzo Chiericati, tra i capolavori di Andrea Palladio, che lo progettò nel 1551, il museo si presenta come una delle maggiori e più complete raccolte della regione, con opere di altissimo valore e prestigio. La sezione d’arte medievale conserva dipinti e opere plastiche che vanno dal XIII al XVI secolo. Numerosi i pezzi degni di attenzione: Dormitio Virginia di Paolo Veneziano, Fatti della vita di S. Silvestro di Battista da Vicenza, Crocifissione, pannello centrale del trittico Jan Crebbe, di Hans Memling. Di grande importanza il nucleo di dipinti a cavallo tra XV e XVI secolo provenienti da un’importante chiesa distrutta della città: La Vergine in trono col Bambino e i Ss. Giovanni, Bartolomeo, Agostino e Sebastiano di Bartolomeo Montagna, Deposizione di Giovanni Buonconsiglio, Madonna della Pergola di Giovanni Battista Cima da Conegliano, Adorazione dei Magi di Marcello Fogolino. Molto ricca e qualificata la raccolta di opere del Cinquecento e del Sei-Settecento veneto, tra cui spiccano i dipinti di Paolo Veronese, Jacopo Tintoretto, Jacopo Bassano e inoltre Le tre età dell’uomo di Anton Van Dyck, L’estasi di S. Francesco di Giambattista Piazzetta, Immacolata Concezione e Il Tempo scopre la Verità di Giambattista Tiepolo. Completano le raccolte il gabinetto di disegni e stampe, che conserva 33 disegni autografi del Palladio; il gabinetto numismatico; la piccola ma valida collezione di scultura, con opere di Alessandro Vittoria, Jacopo Sansovino, Orazio Marinali e altri; la donazione (1988-1989) della collezione Pozza-Quaretti (visitabile solo a richiesta, al momento dell'esibizione del biglietto, accompagnati dal personale del museo), con opere di artisti contemporanei (Carrà, De Pisis, Maccari, Tancredi e altri)