Sin dall'inizio delle opere architettoniche nel santuario, la pittura fece la sua comparsa a Loreto con nomi di eccezionale valore.
Tra le opere più antiche a noi pervenute sono: la bellissima volta della Sagrestia di san Marco affrescata tra il 1479 ed il 1480 da Melozzo da Forlì, primissimo e splendido esempio di pittura prospettica che pare sospendere gli angeli in volo; e quella di san Giovanni affrescata nel 1481 da Luca Signorelli nella quale pare di vedere, nel volto di alcuni angeli, l'impronta del di lui maestro Botticelli. E' persino attestata la presenza e l'opera a Loreto del grande Piero della Francesca, della quale si è inutilmente cercata traccia. Altissimo esempio della scuola manieristica italiana è invece l'affresco della sala del Tesoro, operato da Cristoforo Roncalli, detto il Pomarancio, che vinse l'appalto in gara con il Caravaggio: gli affreschi (1605-1610) narrano la vita di Maria. Di grande fascino sono i dipinti di Federico Zuccari nella cappella dei duchi di Urbino corredati dagli splendidi stucchi del Brandani. La cupola, precedentemente affrescata dal Pomarancio fu gravemente danneggiata dalle infiltrazioni d'acqua: grandi frammenti dei dipinti originari si trovano oggi nel museo della S.Casa.
Nel 1556 morì a Loreto oblato della santa Casa il grande pittore Lorenzo Lotto, lasciando al santuario tutte le sue opere che si possono oggi ammirare nella pinacoteca della Santa Casa, insieme ad alcuni splendidi affreschi di Pellegrino Tibaldi staccati dalle cappelle laterali della navata della basilica. Occorrerà attendere il XIX secolo perchè i migliori pittori del purismo - verismo otto-novecenteschi dessero nuovo impulso alla pittura: straordinario il ciclo degli affreschi della cupola di Cesare Maccari e quelli della cappella tedesca di Ludovico Seitz.

MELOZZO DA FORLI': VOLTA DELLA SAGRESTIA DI S.MARCO

CRISTOFORO RONCALLI  DETTO IL POMARANCIO:
SALA DEL TESORO

LUCA SIGNORELLI: VOLTA DELLA SGRESTIA DI S.GIOVANNI