Salendo al primo piano, ci si immette nella parte superiore della zona absidale (sala III), dove troviamo una piccola ma preziosa sezione archeologica.
Ad eccezione di questo spazio, tale livello è interamente occupato dalla quadreria, ad iniziare dai dipinti su tavola a fondo oro del XIII e XIV secolo (sala IV), ed ancora le tavole del Quattrocento toscane, umbre, marchigiane, lombarde, venete, liguri e piemontesi (sala V).
I dipinti del Cinquecento occupano invece la sala VI, la sala VII e la sala VIII - dove la VII raccoglie solo ritratti - mentre la sala IX è dedicata per intero alle tele del XVII secolo.
Laddove esistevano le celle dei Paolotti sono ordinati quindi i dipinti settecenteschi, fra i quali spiccano le luminose vedute dei grandi paesaggisti veneziani (sala X)
