Esta declaración de Monumento Nacional impidió la salida de España del patio renacentista del palacio, que había sido vendido por su propietario al magnate estadounidense William Randolph Hearst.

Con posterioridad se unieron al museo la Casa de los Melgosa, igualmente construida en el siglo xvi; y los solares del antiguo cine Calatravas, que actualmente no son visitables.

Las piezas son de muy variada procedencia, recogidas en yacimientos dispersos por toda la provincia.

Esta sección ocupa cuatro plantas y una entreplanta en las que se disponen nueve salas.

Célebre porque la tradición la vinculaba al conde Fernán González (lo cual no es posible, por disparidad de fechas), se conservó durante siglos en el monasterio de San Pedro de Arlanza y pasó por varias colecciones españolas y extranjeras, hasta su subasta en 1997 y dación en pago al Museo del Prado, que la mantiene cedida en depósito al Museo de Burgos.

Merece atención un Ecce Homo de notable calidad, creído original del pintor neerlandés Jan Mostaert [1].

Del siglo xviii hay algunas esculturas y pinturas, destacando la Inmaculada Concepción de Antonio Palomino.

En cuanto al siglo xx, el museo alberga obras de diversos pintores como Luis Gallardo, Fortunato Julián, José María Muñoz Melgosa (Safo), José Vela Zanetti (Marcha de los esclavos hacia la Libertad), Luis Sáez, Modesto Ciruelos... y algunas esculturas.

Destaca la presencia de la espada llamada Tizona, tradicionalmente considerada perteneciente al Cid Campeador, y que fue adquirida por instituciones públicas en 2007.