Epoka renesansu to także rozkwit malarstwa i rzeźby. W kościele św. Stanisława w Kobylinie znajduje się ufundowany ok. 1518 r. przez biskupa krakowskiego Jana Konarskiego wielki tryptyk z obrazami przedstawiającymi sceny legendy o św. Stanisławie. Jest on zapewne dziełem warsztatu krakowskiego i do średniowiecznego malarstwa tablicowego wprowadził cechy charakterystyczne dla epoki odrodzenia. Wielkie ołtarze późnorenesansowe zachowały się m.in. w kościele farnym w Kościanie, w kościele św. Jana w Krotoszynie, w Smogulcu (powiat wągrowiecki), w kolegiacie w Szamotułach.
Rozpowszechniony później w Polsce styl manierystyczny reprezentują dzieła malarza i snycerza Mateusza Kossiora (zm. 1598 r.), nawiązujące do formy tryptyku: w Kłecku oraz zapewne w Połajewie (powiat czarnkowsko-trzcianecki) i dwa w farze w Wągrowcu.
Malarstwo zachowane z tego okresu to przede wszystkim obrazy ołtarzowe i epitafia, które spotkać można w wielu wielkopolskich kościołach. Renesansową kompozycję ma obraz w kościele Filipinów w Gostyniu, pochodzący z 1540 r. i sygnowany monogramem SB. Na tle widoków dawnej kaplicy na Świętej Górze (z lewej) i Gostynia (z prawej strony) przedstawiono monumentalną postać Matki Boskiej Świętogórskiej Róży Duchownej z Dzieciątkiem.
Dość częstym motywem była adoracja Matki Bożej przez świętych lub dostojników; obrazy takie znajdują się m.in. w kościołach w Blizanowie (powiat kaliski), Kotłowie (powiat ostrzeszowski), farze w Śremie, w Wierzenicy (powiat poznański). Najbardziej znanym spośród malarzy działających na terenie Wielkopolski w okresie przejścia od renesansu do baroku był Krzysztof Boguszewski (zm. 1635 r.). Pracował on m.in. w klasztorze Cystersów w Gościkowie (powiat świebodziński), gdzie powstały tak znane obrazy jak Św. Marcin i Niebieskie Jeruzalem. Jego dzieła znajdują się w poznańskim kościele św. Wojciecha i w katedrze poznańskiej. Znacznie rzadsze są zabytki malarstwa ściennego, jak fragmenty polichromii w kościele farnym w Ostrzeszowie, polichromia w drewnianym kościele w Tarnowie Pałuckim (powiat wągrowiecki) i w kaplicy Matki Boskiej Różańcowej w farze w Wągrowcu.
