I locali del Castello Malatestiano ospitano una galleria permanente d'arte moderna e contemporanea, con oltre 3.000 opere di artisti del Novecento. Il nucleo principale della raccolta è costituito dalla collezione Balestra. Tra gli artisti di maggior interesse si segnalano Ottone Rosai, Mario Mafai, Giorgio Morandi, Filippo De Pisis, Renato Guttuso. Nella sezione di artisti stranieri figurano Francisco Goya, Henri Matisse, Oskar Kokoschka, Marc Chagall