Al suo interno è ospitato un complesso museale composto da gallerie e musei di diversa natura: la Galleria Palatina (la galleria d'arte conserva capolavori di Raffaello, Tiziano) sistemata secondo il criterio della quadreria settecentesca, gli Appartamenti Reali, l'Appartamento della Duchessa d'Aosta e il Quartiere del Principe di Napoli, la Galleria d'arte moderna (con le opere dei Macchiaioli) e altri musei specializzati: il Tesoro dei Granduchi, dedicato all'arte applicata, il Museo della moda e del costume, il maggiore museo italiano dedicato alla moda, il Museo delle porcellane e il Museo delle carrozze. I giardini monumentali di Boboli sono uno dei migliori esempi nel mondo di giardino all'italiana. L'intero complesso museale di Palazzo Pitti, che comprende anche il Giardino di Boboli, nel 2016 è stato visitato complessivamente da 1 282 089 persone, rendendolo, dopo gli Uffizi e l'Accademia il terzo museo statale italiano più visitato di Firenze.