Attualmente la galleria, oltre alle opere michelangiolesche, conserva una ricca collezione di dipinti su tavola, ospitate nelle sale del piano terra e del primo piano, che costituisce una vera e propria panoramica sull’arte fiorentina dalla fine del Duecento alla fine del Cinquecento. A questa si aggiunge la singolare collezione di icone russe, provenienti dalle raccolte lorenes e la raccolta di modelli originali in gesso di artisti ottocenteschi direttamente collegati all’'Accademia di Belle Arti e capolavori dell’Ottocento toscano, Luigi Pampaloni. Alla Galleria appartiene anche la sezione del Museo degli strumenti musicali che conserva una raccolta dei pezzi più importanti dell’attiguo Conservatorio Luigi Cherubini, provenienti dalle collezioni granducali dei Medici e dei Lorena.