El claustro alberga las esculturas de mármol y bronce obra de los artistas italianos Leone Leoni (h. 1509-1590) y su hijo Pompeo (h. 1530-1608), pertenecientes a la colección del Prado. Todas ellas son retratos de miembros de la familia del Emperador Carlos V: su esposa, su hermana y su hijo Felipe II. Pocos lugares se pueden considerar más idóneos que este para la presentación de estas importantes estatuas renacentistas: el austero fondo de una arquitectura real en granito resalta el carácter monumental de las figuras, mientras que la abundante luz natural pone en valor sus extraordinarias calidades técnicas.
Leone nació en Arezzo y comenzó a trabajar como medallista, adquiriendo el patrocinio del Príncipe Andrea Doria y del Cardenal Granvelle, y con el tiempo del propio emperador, visitando las cortes de Bruselas y de Augsburgo. Estableció su taller en Milán, lugar de nacimiento de su hijo, con el que colaboraba estrechamente. Leone no visitó nunca España, pero Pompeo se instaló aquí en 1556 y contrajo matrimonio con una española, trabajando extensamente para la corona y para la aristocracia. Se especializó en medallas, retratos de bronce y mármol y monumentos funerarios. Como se puede apreciar a través de las obras expuestas, los Leoni eran artistas de extraordinario virtuosismo, especialmente en el vaciado de bronce. El encargo más importante que recibieron fueron los elementos de bronce destinados al retablo de El Escorial, que realizaron en Milán entre 1580 y 1590 con la ayuda de otros escultores: el tabernáculo, los santos y el crucifijo. En la década de 1590, Pompeo realizó las efigies orantes de Carlos V y de Felipe II y de miembros de su familia arrodillados ante el altar. Era coleccionista de obras de arte y poseía un importante grupo de manuscritos y de dibujos de Leonardo da Vinci. Tras su fallecimiento acaecido en Madrid algunos de los cuadros de su colección ingresaron en la colección real y luego en el Prado.