La Madonna del Parto è una delle espressioni più alte dell'opera di Piero della Francesca. La Madonna è incinta e, in piedi al centro di un baldacchino di prezioso broccato, si mostra al popolo dei fedeli. E' disposta di tre quarti e con la mano destra si accarezza il ventre, con un gesto di pudore e protezione ma anche di consapevole fierezza. Due angeli aprono la tenda del baldacchino affinché i fedeli possano contemplare la Vergine, maestosa e solenne e allo stesso tempo umile.
L'affresco, realizzato intorno alla metà del XV secolo nella chiesa di Santa Maria di Momentana oggi non più esistente, dal 1992 è custodito in questo museo, al cui interno un percorso didattico introduce il visitatore alla storia dell'opera e della vita di Piero della Francesca.