Situata nel Palazzo Ducale, raccoglie negli Appartamenti del Duca una ricchissima collezione di opere d’arte che vanno dal ‘300 al ‘600. Si sale alla galleria lungo l’ampio scalone progettato da Luciano Laurana e decorato da Ambrogio Barocci. Nella Sala delle Udienze si trovano due capolavori di Piero della Francesca (1415 ca. 92): la Madonna di Senigallia e la Flagellazione.

Nella Sala degli Angeli, la famosa Veduta della città ideale, la cui attribuzione non è certa (secondo alcuni è di Laurana, per altri di Piero della Francesca), incanta con la sua silenziosa perfezione, che ne hanno fatto il simbolo del Rinascimento. Nella stessa sala è il Miracolo dell’ostia profanata (1465) di Paolo Uccello. Da notare anche, nella Stanza della Preghiera, un bellissimo soffitto in stucco di Federico Brandanti.