Nella galleria storica sono esposti disegni, dipinti e sculture in marmo, bronzo e terracotta databili dal XVI secolo al XIX. Un importante numero di pezzi proviene dalla donazione Palizzi avvenuta nel 1896 da parte di Filippo Palizzi. La stessa comprende opere (tra pitture e disegni) per lo più di artisti stranieri, come Jean-Baptiste Camille Corot, Alexandre-Gabriel Decamps e Henri Rousseau.

Oltre alla galleria storica vi è la gipsoteca, con le sue centinaia di pezzi, alcuni rari e di gran pregio; la galleria regionale d'arte moderna, che consta di quasi 800 opere, tra dipinti, disegni e sculture, di cui quasi cinquecento dipinti, oltre duecento disegni e circa settanta sculture; ed una sezione video.

La parte più antica della raccolta è formata da un nucleo di 28 dipinti di scuola napoletana risalenti al XVI fino alla metà del XVIII secolo. Le opere provengono dal periodo in cui l'Accademia condivideva gli stessi ambienti del Real museo borbonico e si annoverano su tutti una Santa Caterina di Mattia Preti, un San Girolamo di Jusepe de Ribera, l'Interno della cattedrale di François Didier Nomé, un Cristo scaccia i mercanti dal tempio di Viviano Codazzi ed i Cinque sensi attribuito al Maestro dell'Annuncio ai pastori.

Le opere del XIX sono le più numerose e testimoniano l'importante ruolo che ha avuto l'Accademia nel corso dell'Ottocento. I dipinti sono particolarmente eterogenei per soggetto: sono infatti presenti rappresentazioni paesaggistiche di Giacinto Gigante, Teodoro Duclère, Consalvo Carelli e Antonio Pitloo, tipiche della scuola di Posillipo; ritratti di alta qualità tra i quali quelli di Jean Baptiste Wicar, Gaetano Forte, Joseph-Boniface Franque; opere a soggetto storico di Domenico Morelli, Giuseppe Mancinelli, Gabriele Smargiassi e Francesco Saverio Altamura; ed infine dipinti di Michele Cammarano, Teofilo Patini, Edoardo Dalbono, Gioacchino Toma, Marco De Gregorio, Francesco Netti.

La scultura espone pezzi di ogni tipo di materiale, dal bronzo al marmo fino alla terracotta. Sono presenti un cospicuo numero di opere di Vincenzo Gemito, che occupa un'intera sala, ed altri lavori di Achille D'Orsi, Tito Angelini e Giovanni Battista Amendola.