V nově zrekonstruovaném druhém poschodí si mohou návštěvníci prohlédnout italské, španělské, francouzské, flámské a holandské umění zejména ze 16. - 18. století. Organizátoři zvolili odlišnou koncepci instalace od předešlých období, kdy byly práce rozděleny podle zeměpisných oblastí, s důrazem hlavně na velikost obrazů, protože větší práce potřebují dostatečný odstup a není proto vhodné je umístit do malých místností.
Ve Šternberském paláci jsou vystavena díla od El Greca, Francisca Goyi, Giambattisti Piazzetty, Rubense nebo Anthonise van Dycka. Za vrchol sbírky holandského umění lze považovat jedjiný originál Rembrandta van Rijn Učenec v pracovně z roku 1634, jehož odkaz rozvíjeli i jeho žáci jako například Gerbrand van den Eeskhout na obraze Batšeba žádá Davida o Šalamounovo nástupnictví. Expozice je doplněna exponáty soudobé uměleckořemeslné produkce.
Po dokončení rekonstrukce bude v přízemí paláce umístěna sbírka německého a rakouského umění 15. - 18. století a grafický kabinet. V prvním patře pak budou prezentována díla antiky, sbírka ikon a soubor italského a nizozemského umění 14. - 16. století.
Národní galerie v Praze využívá prostory ve Šternberském paláci od roku 1947, kdy zde byla otevřena první poválečná expozice jejích sbírek. Obrazárna však byla v paláci otevřena již v letech 1814 - 1871. Od roku 2001 v paláci probíhají rozsáhlé restaurační práce spojené s rehabilitací výstavních interiérů včetně nástěnných a nástropních maleb.
 Simon Vouet: Sebevražda Lukrécie |
 Španělský sochař poloviny 16. st. - Sv. Petr na katedře |
 Flámská škola: Zimní krajina s krmítkem pro ptáky |
 David II Teniers: Skalnatá krajina s poutníky |
 Gerrit van Honthorst: Apollo a Marsyas |
 Johannes Vermeulen: Zátiší s knihami a hudebními nástroji (vanitas) |
 Gerbrand van den Eeckhout: Batšeba žádá Davida o Šalamounovo nástupnictví |
