Por lo que se refiere al contenido, es mayoritariamente la pintura lo que mejor define el patrimonio de la Catedral de Segorbe y su museo, donde cabe destacar el conjunto de obras de los siglos XIV al XVI con ejemplos significativos del gótico internacional (Miquel Alcanyís, Jaume Matéu o Gonçal Peris), el ciclo hispano-flamenco de mediados del siglo XV (Joan Reixach, Maestro de San Lucas, Maestro de Segorbe o Maestro de Perea), y la pintura valenciana del siglo XVI (Francesc d’Osona, Maestro de Borbotó, Felipe Pablo de San Leocadio o Antoniazzo Romano), destacando sobre todo las tablas del gran retablo mayor obra de Vicente Macip y Juan de Juanes.