Jeszcze za panowania Juliusza II doszło do zakupu kolejnej rzeźby która z czasem nabrała statusu jednego z najcenniejszych dzieł w kolekcji muzeów - pochodzącej najprawdopodobniej z II wieku n.e. rzeźby przedstawiającej Apollina, która ze względu na jej ustawienie w krużganku dziedzińca (obok grupy Laokoona) zyskała sławę jako Apollo Belwederski.
Zbiory dzieł sztuki sukcesywnie powiększały się nawet pomimo katastrofalnego w skutkach dla miasta złupienia w 1527 roku. Pomiędzy 1530 a 1536 rokiem do zbiorów dołączono Tors Belwederski, który dla renesansowych artystów, szczególnie Michała Anioła był źródłem inspiracji, pomimo uszkodzenia rzeźby w znacznej części.
Muzea otwarto oficjalnie w roku 1757 za pontyfikatu papieża Benedykta XIV jako Museum Christianum.
Podczas pandemii COVID-19 watykańskie placówki muzealne pozostawały czasowo zamknięte.