La pinacoteca sorse nel 1836 grazie a una convenzione tra il Comune di Ferrara e il Governo Pontificio ed è la prima raccolta pubblica di dipinti ferraresi, dal XIII al XVII secolo, a soggetto sia sacro sia profano. Nel 1958 fu ceduta dal Comune allo Stato. Tra le opere del Quattrocento locale vi sono due tondi di Cosmè Tura (Giudizio di S. Maurelio e Martirio di S. Maurelio), la Pietà di Ercole de' Roberti che segna il passaggio tra Quattrocento e Cinquecento e, tra i pittori cinquecenteschi, opere di Dosso e Battista Dossi, Bastianino, Scarsellino (Cena di Cana) e soprattutto Garofalo: Strage degli innocenti, Madonna delle Nuvole, Madonna del Riposo, polittico della Vergine in trono e santi, oltre alla Morte della Vergine di Vittore Carpaccio (1508). Parte integrante del patrimonio della pinacoteca sono alcune collezioni come la Vendeghini-Baldi, donata nel 1972, dove si segnalano Gentile da Fabriano (Madonna col Bambino), Ercole de' Roberti (Madonna tra due vasi di rose), Andrea Mantegna (Cristo che accoglie l'animula della Vergine), Garofalo (Busto di donna). Presso la pinacoteca è inoltre depositata la quadreria della Cassa di Risparmio di Ferrara, con l'importante collezione Sacrati-Strozzi, nella quale spiccano due delle Muse provenienti dallo studiolo di Belfiore di Lionello d'Este