Das Nationalmuseum des Palazzo Reale befindet sich im historischen Zentrum von Pisa. Der Palast, dessen Bau zwischen 1583 und 1587 Francesco I de 'Medici zu verdanken ist, hat eine dem Arno zugewandte Fassade, während er auf der Rückseite durch zwei große Bögen auf einer Seite mit der Kirche San Nicola verbunden ist und von der andere zur Casa delle Vedove aus dem 13. Jahrhundert. Derzeit auch Sitz der Superintendentur, beherbergt es das Museum in den Räumen des Adelsgeschosses. Sie dokumentiert die zeitliche Entwicklung eines identischen Schönheitssinns der herrschenden Klassen, von den Medici bis zu den bürgerlichen Sammlern des 20. Jahrhunderts. Tatsächlich werden die Wandteppiche und Einrichtungsgegenstände ausgestellt, mit denen die Medici die Säle des Palastes selbst schmückten. Unter den Porträts der wichtigsten Vertreter der Familie befinden sich die bemerkenswerten Bildnisse von Eleonora di Toledo, der Frau von Cosimo I. de' Medici von Bronzino, von Cosimo selbst, dargestellt mit den großherzoglichen Insignien, von Ferdinando de' Medici als Hauptwerk von Alessandro Allori. Weitere monumentale Porträts der Großherzöge sind neben den zahlreichen Porträts von Ferretti und Tempesti von Mitgliedern der lothringischen Familie, die von den Medici die Regierung der Toskana übernahmen, und von zwei savoyischen Königen, Vittorio Emanuele II und Umberto I. Von besonderer Bedeutung die Waffensammlung des Gioco del Ponte mit über 900 lombardischen Stücken aus dem 15. bis 18. Jahrhundert. Unter den Privatsammlungen, die aus verschiedenen Gründen erhalten wurden, befinden sich Werke, die Rosso Fiorentino „Rebecca al pozzo“ zugeschrieben werden, dem sehr jungen Raphael „Das Wunder der zwei Gehenkten, Teil der Predella des Triptychons von San Nicola da Tolentino“ von Francesco und Luigi Gioli und der sehr reiche Nachlass des Chirurgen Antonio Ceci mit italienischen und flämischen Gemälden, Miniaturen auf Elfenbein, Medaillen, Porzellan, Bronzen und Zeichnungen. Zu den jüngsten Erwerbungen zählen Gemälde von Plinio Nomellini, Spartaco Carlini, Galileo Ghini, Mino Rosi und Gianni Bertini. Ebenfalls ausgestellt sind die sehr reiche Gipsabgusssammlung und Gemälde von Italo Griselli, einem der größten italienischen Bildhauer-Porträtmaler der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts.