Ospitata nello scenografico palazzo Martinengo da Barco, un edificio del primo '500 ristrutturato poi verso la fine del XIX secolo, la raccolta è una delle maggiori collezioni di dipinti della Lombardia, fondamentale per la conoscenza della pittura rinascimentale lombarda. Alla sua origine il mecenatismo di due nobili: Paolo Tosio, che con la sua ricca collezione ne costituì il nucleo originario, e Leopardo Martinengo da Barco che offrì per ospitarla il suo scenografico palazzo. Ordinato secondo un senso cronologico, il percorso di visita si apre con la sala dedicata alla cultura gotica, nella quale spiccano le quattro tavole dei Santi di Paolo Veneziano. Il primo rinascimento si concentra sulle figure di Vincenzo Foppa (Tavola della mercanzia, Stendardo di Orzinuovi). Il percorso prosegue poi presentando dal Cristo Redentore benedicente (1505-6) e la Testa di angelo (1501) di Raffaello al Romanino (Incoronazione della Vergine; Natività con S. Girolamo, Cristo portacroce), al Moretto (Cena in Emmaus, Pala Rovelli, S. Antonio da Padova coi Ss. Antonio abate e Nicola da Tolentino, Cristo e angelo) e a Girolamo Savoldo (Adorazione del Bambino). Il tema dell’Adorazione è trattato in cinque tele, oltre che da Savoldo, Moretto e Romanino, dal veneziano Lorenzo Lotto e dal lodigiano Callisto Piazza. L’importante sezione di ritrattistica comprende Il flautista di Savoldo e Il magistrato di Giovan Battista Moroni. Notevole il nucleo di opere di Giacomo Ceruti detto il Pitocchetto (Lavandaie, Due pitocchi). Il XIX secolo è rappresentato da due grandi tele di Francesco Hayez (I profughi di Parga e l'Incontro di Giacobbe ed Esaù) e dal busto in Marmo di Eleonora d'Este, che Antonio Canova eseguì su commissione dello stesso Paolo Tosio.