Vicenza è una città ricca di musei: sono otto i principali, tre dei quali di proprietà comunale, i rimanenti della diocesi, di fondazioni bancarie e altre istituzioni private.
Pinacoteca civica di Palazzo Chiericati[56], è il più antico museo della città. Inaugurato il 18 agosto 1855, ospita ora le collezioni di pittura e scultura, il Gabinetto dei Disegni e delle Stampe e il Gabinetto Numismatico. Un nucleo importante di dipinti è costituito dalle pale d'altare di Bartolomeo Montagna, Bonconsiglio, Cima da Conegliano, Speranza e Marcello Fogolino, cui si aggiunge un gruppo di opere di carattere civile, Jacopo Bassano, Francesco Maffei, Giulio Carpioni. Grazie a donazioni gentilizie nell'Ottocento, la Pinacoteca si è arricchita di capolavori di Tintoretto, Antoon van Dyck, Sebastiano e Marco Ricci, Luca Giordano, Giambattista Tiepolo, Giovanni Battista Piazzetta e i 33 disegni di Palladio. A queste opere vanno aggiunte quelle del lascito di Neri Pozza (costituito da sculture e incisioni dello stesso artista e dalla sua collezione d'arte contemporanea, con opere di Carlo Carrà, Filippo de Pisis, Virgilio Guidi, Osvaldo Licini, Ottone Rosai, Gino Severini, Emilio Vedova, Mario Mafai, Arturo Martini e Pablo Picasso). Inoltre, nel 2012, la pinacoteca è stata arricchita del lascito del marchese Giuseppe Roi che consiste in una collezione costituita da un centinaio tra dipinti, sculture e incisioni di artisti quali Édouard Manet, Camille Pisarro, Pablo Picasso, John Sargent, Medardo Rosso, Boldini, Pisanello, Garofalo, Canaletto e Giambattista Tiepolo.
Museo naturalistico e archeologico di Santa Corona[57], inaugurato nel settembre 1991, è allestito nei due chiostri del monastero domenicano che affiancano la chiesa di Santa Corona in pieno centro storico. All'interno il percorso espositivo è diviso in due sezioni: quella naturalistica che illustra la morfologia del territorio vicentino con la sua flora e la sua fauna e la sezione archeologica con reperti che vanno dal paleolitico all'epoca longobarda.
Museo del risorgimento e della resistenza[58], sorge sul colle Ambellicopoli presso la villa Guiccioli, poco dopo il Santuario di Monte Berico. Il museo raccoglie le memorie di eventi e di personaggi che appartengono alla storia d'Italia e che furono protagonisti nelle vicende storiche della città. I documenti e i cimeli delle raccolte portano infatti la testimonianza degli avvenimenti vicentini, nazionali e in qualche caso europei come le vicende belliche che vanno dalla prima campagna d'Italia di Napoleone nel 1796 alla fine della seconda guerra mondiale e alla lotta di liberazione (1945).
Gallerie di Palazzo Leoni Montanari[59], sede espositiva di banca Intesa Sanpaolo, è stato inaugurato nel 1999 e ospita un'importante collezione di oltre 400 icone russe e opere del Settecento veneziano. Annualmente, presso il laboratorio interno di restauro, viene riportata all'originario splendore una o più opere d'arte che vengono presentate nella rassegna Restituzioni in maggio.
Palladio Museum, collocato presso Palazzo Barbaran Da Porto, sede del Centro Internazionale di Studi di Architettura Andrea Palladio (CISA), l'allestimento è stato inaugurato il 4 ottobre 2012.[60] All'interno sono esposti i modelli lignei e i calchi realizzati in occasione delle mostre palladiane degli anni settanta, modelli computerizzati animati, multimedia, archivi storico-documentari su Palladio e sul restauro. Al tempo stesso il Museo Palladiano produce un calendario organico di mostre dedicate all'architettura.[61]
Museo di Palazzo Thiene[62], ospitato presso l'omonimo palazzo, sede storica della Banca Popolare di Vicenza, conserva una pinacoteca con dipinti dal XV al XIX secolo, un nucleo di trecento incisioni settecentesche uscite dai torchi della stamperia dei Remondini di Bassano, una parte dedicata alla ceramica e una alla scultura.
Museo diocesano, inaugurato nel 2005, è situato nei saloni del Palazzo vescovile e mostra le testimonianze della presenza cristiana a Vicenza, risalente all'epoca romana, oltre a ospitare collezioni di oreficeria sacra, pittura, arte religiosa ed etnografia.
Museo del Gioiello[63]. Situato su due livelli all'interno dell'edificio della Basilica Palladiana, si compone di nove sale tematiche più uno spazio per esposizione temporanee. Vi è esposta la ricostruzione del Gioiello di Vicenza e una selezione della produzione orafa che ha in Vicenza una delle capitali mondiali. È stato istituito dalla Fiera di Vicenza con il patrocinio del Comune e aperto dal 24 dicembre 2014.[64]
Museo del Seminario vescovile. Si compone di cinque sale di circa 90 m² ciascuna, adibite in origine a laboratori didattici, con scaffalature e vetrine espositive ottocentesche che ospitano strumenti scientifici e reperti zoologici, botanici ed etnologici raccolti dal 1600 al 1900. Aperto su prenotazione, per gruppi scolastici.
Area archeologica della strada romana sottostante le sacrestie della Cattedrale. Un'area di circa 900 m² comprendente, su strati sovrapposti, resti di abitazioni romane del tempo di Augusto e una sequenza di edifici destinati al culto nel corso dei secoli: una domus ecclesiae del IV secolo, una chiesa paleocristiana del V con lacerti di mosaico, una romanica dell'XI secolo e una chiesa gotica del XIII.
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