Im Palazzo Buonsignori, ein ausgedehntes spätgotisches Gebäude das in der Mitte des 15. Jhs. errichtet wurde, befindet sich die Nationalpinakothek, die größte Sammlung Sieneser Malerei vom Mittelalter bis zum Barock.

Besonders großartik ist die Gruppe von Gemälden aus dem 13. bis 16. Jh., darunter wichtige Werke von Duccio di Buoninsegna, Simone Martini, Pietro und Ambrogio Lorenzetti sowie der Meister des Sieneser Quattrocento, die zwar von der geometrischen Perspektive fasziniert waren, die sich ab 1420 mit der Renaissance im nahen Florenz verbreitete, gleichwohl aber die feste Verbindung mit der phantastischen Welt der Spätgotik nicht aufgaben.
Unter diesen Malern, die regelrechte poetische Werke in Malerei schaffen, stechen hervor: Stefano di Giovanni gen. Il Sassetta, Sano di Pietro, der sog. Meister der Osservanza, Lorenzo di Pietro gen. Il Vecchietta und einige, die den aus Florenz kommenden Neuerungen gegenüber offener waren, nämlich Domenico di Bartolo, Matteo di Giovanni und Francesco di Giorgio Martini, der auch Bildhauer und vor allem ein hervorragender Architekt des reifen Renaissancestils war.
Unter den Malern des 16. Jhs. ist neben dem Sienesen Domenico Beccafumi vor allem auf Giovanni Antonio Bazzi gen. Il Somia hinzuweisen, der aus Vercelli stammte und sich in Siena niederließ, um hier zu wirken.