Il complesso si compone di tre nuclei: il Museo di Corte Vecchia, il Castello di San Giorgio e il Museo di Corte Nuova. Residenza ufficiale dei Signori di Mantova, i Gonzaga, il complesso museale ospita capolavori del Quattro-Cinquecento come la Sala del Pisanello, lo Studiolo di Isabella d’Este, l’Appartamento di Troia realizzato da Giulio Romano, il ciclo completo degli arazzi fiamminghi tessuti su cartoni di Raffaello e altri straordinari tesori. All’interno del castello, eretto tra il 1390 e il 1406, si trova la celebre Camera degli Sposi, decorata da Andrea Mantegna tra il 1465 e il 1474 per volere del marchese Ludovico II Gonzaga.
Nel complesso di Palazzo Ducale è inserita anche la Basilica di Santa Barbara, al cui interno si trova il famoso organo di Graziadio Antegnati del 1565.