Oltre agli elementi decorativi ed architettonici del Palazzo, tra i quali è necessario ricordare i grandi caminetti, lo scalone d’onore, la Galleria del Vassanio, numerose opere d’arte contribuiscono a creare una atmosfera di grande suggestione. Estremamente importanti hanno le decorazioni in stucco attribuite a Gianlorenzo Bernini (1598-1680) che ornano il camino dell’omonimo Salone; forti richiami a celebre Anima Dannata, nonché alle fronde di quercia che ricordano l’araldica papale di Urbano VIII Barberini. Gli affreschi che decorano la Loggia del Brill sono attribuiti al pittore fiammingo Paul Brill (1554-1626). Uno tra essi rappresenta Monterotondo come si presentava all’inizio del XVII secolo, e si distinguono i due palazzi successivamente unificati e ancora parzialmente separati.

Gli affreschi nella Galleria del Vassanzio e nello Studio  caratterizzati dalla estrema finezza cromatica.

Sulle pareti delle varie sale si possono osservare opere di Taddeo Zuccari (1529-1566), Annibale Carracci (1560-1609), Wenzel Peter (XVII secolo), Guido Reni (1575-1642), Giuseppe De Nittis (1846-1884), Franz S. Lenbach (1836-1904) ed altri artisti. Nelle vetrine si trovano raccolte di porcellane, ventagli, strumenti musicali e oggetti d’epoca. Nella biblioteca è esposta una raccolta di sepolcri in bronzo, appartenuti al Principe Paolo V Borghese. Nel Palazzo sono conservati oltre 8.000 volumi, i cui meriti anche storici ed artistici sono stati oggetto di studio e di citazione nella Grande Enciclopedia e dell’Opera Omnia. Particolare importanza ha la raccolta di autografi, tra cui quelli di numerosi sovrani (da Luigi XVI di Francia a Maria Teresa d’Austria), di letterati e di uomini politici (Bissolati, D’Annunzio, Mussolini).

Una particolarissima menzione deve essere fatta per la vasca in porfido rosso : si tratta di una raro e splendido esemplare appartenente alla collezione imperiale donata a Paolina Bonaparte, sorella di Napoleone e moglie del Principe Camillo Borghese (1775-1832) e oggi non più presente nel palazzo.