L'originale raccolta di dipinti iniziata nel XVIII secolo passò allo stato nel 1930, la Pinacoteca sistemata nel Palazzo Bonsignori-Brigidi in Via San Pietro 29 a Siena, fu inaugurata nel 1932.

Fra le opere d'arte custodite nella Pinacoteca:

Guido da Siena
- Trasfigurazione, Entrata in Gerusalemme, Resurrezione di Lazzaro
- Madonna col Bambino e Santi, Madonna col Bambino e due Angeli (Dossali)

Dietisalvi di Speme
- Beato Andrea Gallerani ed episodi miracolosi della sua vita (sportelli di armadio)
- Dittico di Santa Chiara

Guido di Graziano
- San Francesco e storie della sua vita
- San Pietro in trono e sei storie della sua vita

Duccio di Boninsegna
- Madonna dei Francescani
- Polittico n. 28

Ugolino di Nerio
- Crocifissione con San Francesco

Simone Martini
- Pala del Beato Agostino Novello
- Madonna di Vestina
- Madonna di Lucignano d'Arbia

Pietro Lorenzetti
- Pala del Carmine
- Trittico dei Santi Bartolomeo, Cecilia e Giovanni Battista
- Polittico di San Giusto

Ambrogio Lorenzetti
- Trittico della Madonna col Bambino e le Sante Maddalena e Dorotea
- Madonna col Bambino
- Piccola Maestà
- Annunciazion

Andrea Vanni
- Crocifissione
- Stendardo della Madonna col Bambino

Taddeo di Bartolo
- Crocifissione
- Annunciazione

Andra di Bartolo
- Madonna in trono fra i Santi Filippo e Jacopo
- Trittichetto della Natività di Gesù e Santi

Giovanni di Paolo
- Crocifissione
- Pala di Staggia
- Polittico di San Nicola
- Piccola Maestà
- San Girolamo nello studio
- Madonna dell'Umiltà
- Presentazione al Tempio
- Polittico di San Galgano
- Giudizio Universale

Sassetta
- Pala dell'Arte della Lava
- Madonna col Bambino e due angeli reggicorona

Francesco di Giorgio
- Maria Annunciata
- Natività con i Santi Bernardo e Tommaso d'Aquino

Matteo di Giovanni
- Madonna col Bambino e Angeli

Neroccio di Bartolomeo
- Trittico della Madonna col Bambino tra i Santi Michele e Bernardino

Andrea di Niccolò
- Adorazione dei Pastori

Girolamo di Benvenuto
- Trionfo di Davide
- Pala della Madonna della Neve

Sano di Pietro
- Polittico dei Gesuati
- San Francesco
- Polittico dei Ss. Cosma e Damiano
- Annuncio ai Pastori
- Apparizione della Madonna a Callisto

Domenico di Bartolo
- Madonna dell'Umiltà

Francesco di Giorgio
- Incoronazione della Vergine

Benvenuto di Giovanni
- Ascensione di Cristo

Pietro di Francesco Orioli
- Ascensione di Cristo
- Madonna in trono fra i Ss. Onofrio e Bartolomeo
- Visitazione e santi

Bartolomeo Fungai
- Assunzione della Vergine

Giacomo Pacchiarotti
- Adorazioine dei pastori

Girolamo Genga
- Fuga di Enea da Troia
- Riscatto dei prigionieri

Sodoma
- Giuditta
- Natività
- Cristo alla colonna
- Deposizione
- Santa Caterina

Beccafumi
- Trittico della Trinità
- Santa Caterina da Siena riceve le stimmate fra i Ss. Benedetto e Girolamo
- Natività della Vergine
- Caduta degli Angeli ribelli
- Discesa di Cristo al Limbo

Brescianino
- Pala di Monteoliveto

Marco Pino
- Sacra Famiglia

Girolamo del Pacchia
- Visitazione

Rutilio Mainetti
- Miracolo di Sant'Eligio

Francesco Vanni
- Autoritratto
- Immacolata Concezione

Vincenzo Rustici
- Pietà

Agostino di GIovanni
- Profeti

Quinten Messys il Giovane
- Ritratto di Elisabetta I d'Inghilterra col setaccio della vestale Tuccia

Albert Dürer
- San Girolamo

Lorenzo Lotto
- Natività

Sofonisba Anguissola
- Autoritratto

Jacopo della Quercia
- Madonna col Bambino, Sant'Antonio Abate e il Cardinale Antonio Casini (rilievo)
- Vergine Annunciata
- Angelo Annunciante e Vergine Annunciata