Il Museo Ducale di Gotha, situato nel parco del palazzo a sud di fronte al Castello Friedenstein, è un edificio neorinascimentale, del XIX secolo, adibito a museo. Dalla sua riapertura, nel 2013, ha esposto la collezione d'arte dei Duchi di Sassonia-Gotha con antichità egizie e greco-romane, pittura rinascimentale, arte dell'Asia orientale, della Cina e del Giappone, nonché sculture di epoche diverse. Un capolavoro della mostra è la Coppia Gotha, un dipinto del 1480.