Галерея Эстенсе хранит одну из самых важных коллекций произведений искусства в Италии. Династия Эсте интересовалась не только живописью и скульптурой, но также собирала археологические артефакты и предметы прикладного искусства. Особого внимания заслуживают мраморный бюст Франциска I д'Эсте работы Бернини, портрет Франциска I Веласкеса, «Святой Антоний Падуанский» Косме Тура, «Мадонна с младенцем Христом» Корреджо, триптих Эль Греко и распятие Гвидо Рени. Коллекция сосредоточена на живописи района долины По в период с 1300-х по 1700-е годы.
С 1884 года галерея размещается в Палаццо деи Мусеи, бывшей богадельне, спроектированной архитектором Пьетро Терманини по заказу Франциска III и завершенной в 1771 году.
В настоящее время музей оснащен всеми инструментами и системами, необходимыми для наилучшего сохранения работ.
Картинная галерея состоит из картин, рисунков, предметов, бронзы и медалей, которые принадлежали герцогской семье и попали в Модену, когда двор переехал в новую столицу.