Das Martin-von-Wagner-Museum ist seit 1963 im Südflügel der Fürstbischöflichen Residenz untergebracht. Die 1832 gegründete Sammlung der Universität Würzburg erweiterte sich durch die umfangreiche Kunstsammlung des Malers, Bildhauers und Kunstagenten König Ludwig I. in Rom, Martin von Wagner (1777-1858), zu einem der größten Universitätsmuseen Europas, das deshalb heute den Namen des Stifters trägt. Es besteht aus einer Antikensammlung, einer Gemäldegalerie, in der auch Skulpturen gezeigt werden, und einer Graphischen Sammlung.
In der Antikensammlung sind Kunstwerke und Altertümer des Mittelmeerraumes aus der Zeit vom 3. Jahrtausend v. Chr. (z.B. aus Troja) bis in die Spätantike zu sehen. Im Zentrum stehen Zeugnissse aus Griechenland, ihr internationales Ansehen verdankt die Sammlung allerdings der umfangreichen und mit vielen Meisterstücken bestückten Sammlung griechischer Vasen.
In der Galerie werden vor allem deutsche, niederländische und italienische Gemälde des 15. bis 19. Jh. gezeigt, darunter Bilder von Giovanni Battista Tiepolo. Unter den Skulpturen ragen Werke von Tilman Riemenschneider und seiner Schule hervor.
Die Graphische Sammlung besitzt ca. 11.000 Handzeichnungen und 14.000 Blatt Druckgraphik. Zu den wertvollsten Stücken gehören Handzeichnungen der Tiepolo Familie sowie Kupferstiche und Holzschnitte Albrecht Dürers.
