Sede distaccata della Pinacoteca Nazionale, è noto anche con il nome di Palazzo Pepoli “Nuovo”, per distinguerlo dal “Vecchio”, la dimora trecentesca della famiglia Pepoli collocata sul lato opposto di via Castiglione. Costruito a partire dagli anni sessanta del XVII secolo per volere di Odoardo Pepoli, il nuovo palazzo fu pensato come una residenza signorile, moderna e sfarzosa, adeguata a rappresentare il prestigio sociale raggiunto dai Pepoli che, prima commercianti di stoffe e in seguito cambiavalute e banchieri, si erano notevolmente arricchiti fino a diventare una delle famiglie senatorie più in vista di Bologna.

Gli ambienti del piano nobile ospitano alle pareti alcuni dipinti della quadreria Zambeccari, la ricca collezione destinata alla pubblica fruizione a fine Settecento dal marchese Giacomo Zambeccari ed entrata a far parte delle raccolte della Pinacoteca nel 1884.