L'importante esperienza artistica locale del Seicento è rappresentata da opere dei suoi massimi rappresentanti quali Guido Cagnacci e il Centino: del primo, oltre a "La vocazione di San Matteo".al "Sant'Antonio abate fra due santi" e alle due tele raffiguranti "San Pietro" e "San Francesco" , sono esposte le più recenti acquisizioni, "Ritratto di giovane frate" e "Cleopatra"; del secondo figurano grandi pale quali "Davide e Golia", "Mosè e il serpente di bronzo", accanto a dipinti di più modeste dimensioni quali "Il Santo Vescovo" e "Il San Giovanni Evangelista". Le tele di soggetto biblico del Centino provengono dall'oratorio di Santa Maria in Acumine, soppresso nel 1798, così come due opere di Eberhard Keilhau dal titolo "La Pasqua ebraica" e "Davide suona la cetra davanti a Saul".
A completare il quadro degli artisti locali sono alcuni dipinti di Carlo Leoni e di Giovanni Laurentini detto l'Arrigoni.
Oltre all'esperienza locale, Rimini accoglie nel Seicento produzioni di artisti bolognesi, romani, veneti e transalpini, a cominciare dal Guercino cui si devono due capolavori "San Girolamo", dall'oratorio della Confraternita di San Girolamo che nel 1979 l'ha depositato presso I Musei Comunali, e il "Sant'Antonio da Padova", dalla chiesa di San Francesco di Paola (Paolotti): quest'ultimo era stato commissionato al Guercino da Francesco Manganoni, mercante riminese appassionato estimatore dell'artista emiliano, di cui possedeva una collezione di opere poi dispersa nel mercato antiquario. Solo di recente il Museo ha acquisito alcuni di questi dipinti.
Influenzati dall'arte emiliana sono il "San Giuseppe con Gesù bambino", copia da Guido Reni, e "San Giacomo in gloria" di Simone Cantarini.
