La Galleria d'Arte Antica consta di ottantacinque opere, il nucleo principale delle quali è costituito dalla Collezione Mentasti, acquistata dallo Stato tra il 1955 e il 1957, e comprende dipinti di scuola veneta, lombarda, ligure, emiliana, fiorentina, romana e napoletana, collocabili tra la fine del Quattrocento e l'Ottocento. Notevole inoltre il corpus di disegni del Canaletto e il dipinto su tavola di Lucas Cranach il Vecchio raffigurante Diana ed Atteone. Il settecentesco Salone piemontese, parte integrante della galleria, fu sistemato dagli Economo nella loro abitazione intorno al 1920. Il Salone, che secondo la tradizione apparteneva al Castello di Racconigi, presenta un ricco investimento parietale a elegantissime boiseries dorate e specchi, con sovrapposte dipinte a olio. Nella grande sala d'ingresso sono collocati i dipinti che ornavano a Trieste il Caffè della Stazione, tra i quali due noti quadri dello Scomparini.