La col·lecció d’art romànic, una de les més importants del món, es compon d’objectes molt característics tant del mobiliari litúrgic primitiu com de l’art català del període. En sobresurten especialment els frontals d’altar del segle XII de Sant Martí de Puigbò, Sant Andreu de Sagàs, Santa Maria del Coll, Santa Margarida de Vila-seca i Sant Vicenç d’Espinelves, que permeten seguir perfectament l’evolució estilística i iconogràfica de la pintura catalana d’aquesta època. Cal destacar igualment els conjunts de pintura mural dels absis de Sant Martí del Brull i Sant Sadurní d’Osormort, presentats dins d’espais que reprodueixen l’arquitectura dels absis originals, així com el baldaquí de Ribes, considerat una de les obres mestres de la pintura romànica catalana. L’escultura romànica en fusta també hi és molt ben representada tant des del punt de vista estilístic com iconogràfic, i inclou una àmplia sèrie de talles de la Mare de Déu amb el Nen, com també alguns dels exemples més assenyalats del Crist en majestat del segle XII. Cal destacar el grup escultòric del davallament romànic de Santa Eulàlia d’Erill la Vall, únic a Europa i considerat l’obra mestra de la imatgeria catalana del segle XII.