La sala del siglo XVI muestra la diversidad clasicista que caracteriza al arte del Renacimiento y cómo el valor de lo clásico se prolonga en el siglo XVII. Las diferentes pinturas muestran la disparidad formal adoptada por la imagen religiosa orientada a la persuasión, entre ellas la desmaterialización de la forma de El Greco, la tensa y ascética espiritualidad de Morales –cuya obra se destaca en el conjunto de pinturas de la sala–, y la manera de entender el clasicismo en las escuelas europeas. También se integran en el elenco manifestaciones del Manierismo, corriente del siglo XVI que planteó una alternativa al clasicismo radical, y otras realizaciones de esta tendencia basadas en el juego con lo equívoco y la negación del valor de lo aparente –como La Primavera de Arcimboldo–, propias de un arte de corte vinculado al entorno íntimo del príncipe.
Las salas de Goya, por las que en el futuro concluirá la visita a esta planta, se organizan en función de dos aspectos de la pintura del artista claramente presentes en la colección de la Academia. La primera, Goya, la Corte y el encargo, muestra desde su autorretrato de joven a los encargos oficiales, en contraposición con las obras realizadas por su propia voluntad, el mundo que el Goya joven busca desde su llegada a Madrid y alcanza mediante los encargos oficiales. En la segunda, dedicada al Goya íntimo, en cambio, se exponen obras de madurez, como su Autorretrato de 1815, imagen de su agotamiento por lo vivido y que es crónica de una existencia cargada de vivencias y recuerdos compartidos con amigos que el pintor retrató. Junto a estos, se exponen obras de una acentuada expresividad como El Entierro de la sardina o las tablas con escenas dedicadas a la superstición, a la represión por las ideas y al confinamiento por la locura.
En estas dos salas se exponen además una serie de bustos de representantes de la Academia, benefactores, intelectuales y amigos del pintor, que revelan otro componente importante de las colecciones del Museo: la escultura.