El Museo alberga una importantísima colección de pintura medieval. Ubicada entre dos focos de producción artística importantes como Zaragoza y Valencia, en época medieval la provincia de Teruel se convierte en una de las grandes receptoras de obra pictórica del gótico aragonés. Entre las obras más importantes hay que señalar las tablas de San Miguel y Santa Catalina atribuidas a Lorenzo Zaragoza, sin olvidar las tablas del retablo de la iglesia parroquial de Moscardón, varias representaciones de San Sebastián o la de la Virgen de la Misericordia, cedida para varias importantes exposiciones temporales y verdadero icono del Museo.