La Galleria della Cupola deve il proprio nome alla cupola con lucernario che la sovrasta. Come la parallela Galleria delle Armi, questo ambiente fiancheggia il grande Salone e svolge una funzione di raccordo tra i due corpi del Palazzo, mettendo in comunicazione l’appartamento di Fausto con quello del fratello minore Giuseppe. Sui lunghi tavoli addossati alle pareti sono allestite alcune delle ceramiche più importanti della collezione Bagatti Valsecchi, tra le quali spicca un grande vaso firmato da Ippolito Rombaldoni e datato al 1678.