美第奇家族奠基人老柯西莫（Cosimo the Elder,1389-1464）在收藏古代雕像前曾咨询过博学的学者波焦•布拉乔利尼（Poggio Bracciolini,1380-1459）和西里亚科•德•安科纳（Ciriaco D’Ancona,1391-1452）的意见，遗憾的是这些雕像已遗失。
在皮耶罗•德•美第奇（Piero de Medici,1416-1469）从佛罗伦萨被驱逐后，洛伦佐•德•美第奇（Lorenzo de Medici, 1449-1492）收藏的最好的古代雕像曾放置于圣马可修道院的花园内，现已遗失。在其他的珍贵收藏中，华丽的法尔内塞杯（Farness Cup）目前被那不勒斯考古学博物馆（Naples Archaeological Museum）所收藏，它曾被桑德罗•波提切利（Sandro Botticelli,1445-1510）等画家研究过。
1537年被暗杀的亚历山德罗•德•美第奇（Alessandro de’Medici,1510-1537）的收藏也散落到别处，但是柯西莫一世（Cosimo I de' Medici，1519-1574）在收藏古代文物上做出了重要贡献，其作为古代伊特鲁里亚国王的化身，收购了伊特鲁里亚的铜质品，现存放在考古学博物馆内，而购置的罗马皇帝的半身雕像展现出政治地位的重要性。
柯西莫一世的儿子弗朗切斯科一世（Francesco I de’Medici，1541-1587）也购置了一批雕像。而红衣主教费迪南多（Cardinal Ferdinando,1549-1609）的收藏后来转移到乌菲兹美术馆，如《维纳斯》（Venus）、《磨刀人》（Knife-grinder）和《摔跤手》（Wrestlers）。
素描和印刷文本橱柜收藏了超过100多万份的素描和印刷文本，它是世界最重要的收藏之一，包含从14世纪开始的众多学派，不限于意大利学派。其中最大的托斯卡纳地区素描组别，包含达芬奇、米开朗基罗、安德烈亚•德尔•萨尔托（Andrea Del Sarto,1486-1530）和蒙托莫（Pontormo,1494-1557）等画家的近一万份素描。
从14世纪末开始，佛罗伦萨学派已意识到素描的重要性，艺术理论家琴尼诺•琴尼尼（Cennino Cennini，1360-1427）对艺术家提出了建议：将素描作为艺术创作的基础。柯西莫一拥有米开朗基罗和皮耶罗•迪•柯西莫（Piero di Cosimo,1462-1522）的素描，而他的儿子弗朗切斯科一世收藏着达芬奇的素描。
到17世纪，素描收藏已系统化。在日益增长的非凡的艺术收藏中，利奥波多红衣主教（Leopoldo de' Medici,1617-1675）在碧提宫的素描收藏达到1.2万幅，这些素描被博学家菲利波•巴尔迪努奇（Filippo Baldinucci，1624-1696）编辑成目录供研究之用。
画家马萨乔（Masaccio,1401-1428）1422年在佛罗伦萨圣母圣衣教堂（Santa Maria del Carmine）绘制的湿壁画中就塑造过自身形象。按照艺术史学家乔尔乔•瓦萨里的描述，不计其数的头戴头巾和身披斗篷的公民形象出现在佛罗伦萨，包括布鲁莱内斯基（Brunelleschi,1377-1446）、多纳太罗（Donatello,1386-1466）和马索利诺（Masolino da Panicale,1383-1447）。
在西方艺术中，最早的著名肖像画出现在1432年，是由佛兰德斯画家扬•范•艾克（Jan Van Eyck，1390-1441）绘制的。意大利最早的肖像画出现在1437年，是一对夫妻结婚时的肖像画，现保存于纽约大都市博物馆，是由赞美佛兰德斯绘画艺术的意大利画家弗拉•菲利波•利皮（Fra Filippo Lippi，1406-1469）绘制的，后来他在1439年到1447年创作祭坛画《圣母加冕》（Coronation of the Virgin）中将自己的自画像加入，他身穿修道士的装束，好奇地看着观众（见下图）。画家波提切利也曾将自己的自画像放置在1475年绘制的《贵人的崇拜》中。
17世纪和18世纪的肖像画（Aulic Series）悬挂在第二通道和第三通道上，是对美第奇家族成员的赞美，从弗朗切斯科一世开始。下图为法国国王亨利四世的妻子玛丽•德•美第奇（Marie de' Medici,1575-1642）的肖像画，由佛兰德斯画家小弗兰斯•普布斯（Frans Pourbus the Younger,1569-1622）绘制于1613年，见下图。
