Die Säle im Inneren des Palastes sind mit wertvollen Fresken und Gemälden ausgestattet. In der Sala del Mappamondo, nach einer von Ambrogio Lorenzetti gemalten Weltkarte benannt, die heute nicht mehr zu sehen ist- befinden sich mehrere Werke großer Künstler.

Fresken das Guidoriccio da Fogliano hoch zu Ross zeigt, der die Schlossherren von Montemassi und Sassoforte di Maremma besiegte, die sich gegen Siena erhoben hatten, ist ebenso berühmt wie die 'Maesta'. Dieses um 1315 entstandene Werk gilt das als ältestes Fresko von Siena. In der Sala della Pace schuf Ambrogio Lorenzetti von 1337 bis 1340 den größten Freskenzyklus profanen Inhalts des Mittelalters, der die Personifikationen der Guten Regierung und der Schlechten Regierung sowie die Auswirkungen der guten Regierung auf Stadt und Land und die Auswirkungen der schlechten Regierung auf Stadt und Land darstellt. Der Freskenzyklus der Guten und Schlechten Regierung ist ein Schlüsselwerk der europäischen Malerei und zwar nicht nur wegen der formalräumlichen Darstellung der Figuren, wie auch der Landschaft, sondern weil sich darin zudem der Bildungsstandard einiger gebildeter Kreise dieser frühhumanistischen Zeit widerspiegelt.

In der Cappella des Palazzo Pubblico sind auf dem Hochaltar Gemälde mit der Hl. Familie und dem Hl. Leonhard zu sehen, die von Sodoma stammen. Die Fresken schuf 1407 Taddeo di Bartolo und das kunstvoll verzierte Chorgestühl stammt von Domenico di Niccollo, aus den Jahren 1415 bis 1428.

In der Sala di Concistoro ist ein umfassender Freskenzyklus zu sehen der von Spinello di Luca aus Arezzo, Aretino genannt, stammt. Er zeigt die Lebensgeschichte von Papst Alexander III., der Friedrich Barbarossa besiegte.

In einigen weiteren Sälen wurde das Museo Civico mit Keramiken, Münz- und Waffensammlungen, sowie verschiedenen anderen Kunstgegenständen untergebracht.

Auch dem Torre del Mangia sollte noch Beachtung gelten.