Las obras de arte virreinal muestran técnicas tradicionales de Quito y una gran
maestría en sus acabados. Se encuentran principalmente distribuidas en la
Sala de la Virgen, Antecoro, Sala Capitular, Refectorio y en los corredores de la
segunda planta. Sus tesoros más preciados son el conjunto escultórico de la
Dormición de María y la serie de pinturas murales de la vida de Santa Teresa
de Jesús.
Una colección de pinturas modernistas de principios del siglo XX, obra del
reconocido artista quiteño Víctor Mideros es otro de los tesoros imprescindibles
del museo. Estos, junto a obras de Luis Ruiz, relatan la vida y el misticismo de
Mariana de Jesús, de quien se cuenta ocurrió el prodigio de la azucena, en
lugar hoy conocido como patio de los naranjos.