La raccolta artistica di Ca' Pesaro presenta soprattutto opere dell'800 e del '900 italiano, ma non mancano alcuni importanti capolavori di artisti europei dell'800 e primo '900, di cui molti acquistati in occasione delle varie edizioni della Biennale di Venezia. Tra gli italiani figurano Boccioni, Carrà, De Chirico, Sironi e Morandi, e tra gli stranieri eccellono i nomi di Bonnard, Chagall, Ernst, Kandinsky, Klimt e Mirò.
Nata nel 1750 come Accademia di Belle Arti, divenne una pinacoteca nel 1807, a causa della soppressione di conventi e complessi religiosi voluta da Napoleone Bonaparte. Situata nei locali della ex Chiesa e Scuola di Santa Maria della Carità, ospita al suo interno una ricca raccolta di opere dei pittori veneziani tra il Trecento e il Settecento. Oltre a opere di fama mondiale come la Tempesta di Giorgione, la Presentazione della Vergine di Tiziano e il ciclo della Leggenda di Sant'Orsola di Carpaccio, si possono ammirare capolavori di Giovanni e Gentile Bellini, Mantegna, Lorenzo Lotto, Tintoretto, Paolo Veronese, Tiepolo, Canaletto, Francesco Guardi e molti altri.
Presso Palazzo Venier dei Leoni, sul Canal Grande, ha sede la famosa casa-museo della mecenate americana Peggy Guggenheim, che accoglie la sua collezione personale di capolavori delle maggiori correnti e avanguardie storiche del Novecento (cubismo, futurismo, dadaismo, astrattismo, surrealismo, costruttivismo russo), ma anche opere di altre collezioni e mostre temporanee.
Nel 1915 il barone Giorgio Franchetti donò allo Stato la Ca' d'Oro e le sue notevoli raccolte d'arte di enorme valore, tra cui il San Sebastiano del Mantegna, la Venere allo Specchio del Tiziano, dipinti di Giovanni Bellini, Giorgione, Carpaccio, Tintoretto, Guardi, Van Eyck e altri artisti fiamminghi e tedeschi, ceramiche, marmi, bronzi, materiale archeologico e arazzi. Vi si trovano inoltre degli affreschi staccati da alcuni edifici veneziani per preservarli da un ulteriore degrado, tra cui quelli fatti da Tiziano sulla facciata del Fondaco dei Tedeschi.
Seppur fondato ufficialmente nel 1919, il Museo Storico Navale di Venezia risale alla fine del '600. Presenta una raccolta di cimeli della Repubblica Serenissima e della Marina Militare Italiana, nonché modelli di navi in scala, resti di galere del XVII secolo, una collezione di stendardi e uniformi e le memorie storiche dell'Arsenale.
Fino alla caduta della Repubblica di Venezia nel 1797, Palazzo Ducale è stato la residenza del Doge, la sede del governo, del tribunale e delle prigioni. Il primo nucleo risale al X-XI sec., ma ha subito continue modifiche tra il '400 e il '600. Le facciate rivestite in marmo bianco e rosa celano le grandi sale della vita politica decorate da Veronese, Tintoretto e altri grandi artisti del Rinascimento, l'appartamento dei Dogi, le Prigioni dei Pozzi e dei Piombi, le stanze e i passaggi segreti con la sala delle torture. Nel 1923 lo Stato, proprietario del Palazzo, ne ha affidato la gestione al Comune che lo ha aperto al pubblico come museo.
Ca' Rezzonico, il grandioso palazzo che si affaccia sul Canal Grande, testimonia la vita in una nobile dimora del Settecento veneziano, età di splendori e dissipazioni per la Repubblica Serenissima. Il gusto dell'epoca è ben rappresentato dalle decorazioni e dai sontuosi arredi originali presenti nelle numerose sale, arricchite anche dai capolavori pittorici di Tiepolo, Guardi, Longhi, Canaletto e Rosalba Carriera, uno splendore che eccelle soprattutto nel salone da ballo adornato con trompe l'oeil e nella camera nuziale con la preziosa toilette.
Il Tesoro della Basilica di San Marco è costituito da 283 pezzi in oro, argento, vetro e altri materiali preziosi, il cui nucleo originario risale al bottino portato da Costantinopoli tra il 1204 e il 1261 a seguito della conquista operata da Venezia durante la quarta crociata. Il capolavoro più particolare e prezioso si trova sull'altare maggiore della Basilica e racchiude le reliquie del santo: la Pala d'Oro, un telaio in argento dorato ricoperto da 255 smalti cloisonné bizantini e da quasi 2000 smeraldi, rubini, ametiste, perle ed altre pietre preziose lavorate tra il XII e il XIV sec.