La sala in cui ci troviamo ora può essere ulteriormente suddivisa in due ambienti che corrispondono ad una ripartizione cronologica che dal Gotico porta al Rinascimento. Una separazione tra antico e moderno che trova idealmente la sua continuità nel San Girolamo di Donatello posto nel centro della sala.
La prima parte si riferisce ad un periodo compreso tra la seconda metà del Duecento e la prima metà del Quattrocento. Un esempio della cultura medievale su tavola circoscritto all'ambito faentino è La Crocifissione e l'Assunzione di San Giovanni Evangelista del Maestro di Faenza (sec. XIII), innovatore rispetto alla tradizione bizantina, favorito dalla lezione di Giunta Pisano presente a Bologna. Le tavole su fondo oro, segno della persistenza della tradizione pittorica bizantina, sono le protagoniste di questo ambiente: Giovanni da Rimini (sec. XIII – XIV), Niccolò di Segna (Siena, ? – 1348 ca.), Michele di Matteo (documentato dal 1410 al 1469), Giovanni di Balduccio (Pisa, 1300 ca. – 1349 ca.), sono solo alcuni dei maestri di cui conserviamo i capolavori. Il grande Crocifisso su tavola databile agli anni successivi al 1250, rappresenta una preziosa testimonianza nella storia della pittura trecentesca tra Umbria, Marche e Bologna.
Entriamo nel Rinascimento faentino, che si compone di opere legate al periodo d'oro manfrediano tra la signoria di Astorgio II (1443 - 1468) e quella di Astorgio III (1488 - 1501). Biagio d’Antonio da Firenze (Firenze, 1446 ca. – documentato fino al 1510), Giovanni Battista Bertucci il Vecchio (Faenza, 1470 ca. – 1516) e Marco Palmezzano (Forlì, 1459 - 1539) sono i rappresentanti di un nascente linguaggio moderno, con uno stile più naturalistico e slegato dall'astrazione. Il vero capolavoro della sala è il San Girolamo di Donatello (Firenze, 1386 – 1466), che è tra l'altro testimonianza del gusto collezionistico, legato ai rapporti intercorsi tra la signoria manfreda e quella medicea.