A maior parte de suas coleções estão abrigadas no Palácio dos Museus Vaticanos e na Pinacoteca Vaticana.
Desde a Idade Média o papado foi acumulando um significativo acervo de obras de arte, algumas remontando ao Império Romano, que eram mantidas no Patriarcado de Latrão, a antiga residência papal. Entre as peças mais importantes estavam a Loba capitolina, a Estátua equestre de Marco Aurélio e fragmentos de duas estátuas colossais representando Constantino I (veja Colosso de Constantino), mas nesse período não havia uma consciência museológica, a coleção não era sistematizada e não havia um programa de aquisições. Somente ao longo do Renascimento, quando surgiu um renovado interesse pela arte e cultura clássicas da Antiguidade, e os grandes aristocratas começaram a formar importantes coleções privadas de relíquias arqueológicas e objetos de arte antigos, é que a ideia moderna de museu começou a se formar.
Acompanhando essa tendência, em 1503 o papa Júlio II transferiu para o Vaticano o Apolo Belvedere, instalando-o num pequeno palácio de repouso projetado por Pollaiuolo para Inocêncio VIII, o Palazzetto. A fim de aproveitar melhor o espaço, Júlio II incumbiu Bramante da construção de uma galeria para conectá-lo aos seus aposentos privados (hoje conhecidos como as Salas de Rafael) no Palácio do Vaticano. As obras incluíam a criação de um pátio, onde seria plantado um pomar de laranjeiras adornado com fontes, o antecessor do atual Pátio do Belvedere. Os muros do pátio teriam nichos, onde seriam instaladas esculturas e outras peças, entre elas o Apolo, treze grandes máscaras de mármore e a estátua da Vênus Félix.
