El Palacio alberga hoy una importante colección de mobiliario y de obras de arte. El mobiliario es en su mayoría proveniente de los siglos XVIII y XIX, destacando sus consolas de mármoles antiguos y sus lámparas de araña.
Los cuadros que hoy cuelgan de las paredes del Palacio de España son testimonio de la estrecha vinculación existente entre la Embajada ante la Santa Sede y los monarcas españoles. Empezando por el retrato de Carlos III de Rafael Mengs, pasando por los retratos anónimos de Carlos IV y su mujer Maria Luisa de Parma, el emblemático retrato de Fernando VII por Vicente López, el gran retrato de la Reina Isabel II por Federico de Madrazo y los dos retratos de Alfonso XIII, uno de niño de Vicente Palmaroli y otro vestido como Gran Maestre de las órdenes de Santiago, Montesa, Alcántara y Calatrava de Julio Moises.