Der Begriff flämische Malerei bezieht sich auf Werke, die vom 15. bis zum 17. Jahrhundert in der Region entstanden sind, die ungefähr dem heutigen Belgien entspricht. Im 15. Jahrhundert begannen dort Gemälde zu entstehen, die Kunstliebhaber in ganz Europa aufgrund des Realismus der Details und des Glanzes der Oberflächen, der durch die neue Verwendung von Ölfarben erreicht wurde, in ihren Bann zogen. Da Spanien und die alten Niederlande ab dem späten 15. Jahrhundert unter der gemeinsamen Herrschaft der Habsburger standen, waren die spanischen Monarchen in einer vorteilhaften Position, um Gemälde aus dieser Region zu sammeln. Infolgedessen besitzt das Museo del Prado eine der besten und größten Sammlungen flämischer Malerei, die fast 1.000 Werke umfasst.
Unter den Gemälden des 15. Jahrhunderts ist die Kreuzabnahme von Rogier van der Weyden (ca. 1399-1464) hervorzuheben, eines der großen kanonischen Werke der europäischen Kunstgeschichte. Ebenfalls gut vertreten im Prado sind Robert Campin (ca. 1375-1444), Hans Memling (tätig von 1465 bis 1494) und, zu Beginn des 16. Jahrhunderts, Gerard David (ca. 1460-1523) und Jan Gossaert (ca. 1478-1532).
Hieronymus Bosch, der in Spanien als El Bosco bekannt ist, gehört zu den Malern, die den modernen Museumsbesucher am meisten faszinieren, und zwar wegen der bemerkenswerten fantastischen Welt, die in seinen Gemälden zu sehen ist, und wegen des satirischen Tons, mit dem er das menschliche Verhalten kritisiert. Einige Jahrzehnte nach dem Tod des Künstlers wurde Philipp II. zum wichtigsten Sammler seiner Werke, was erklärt, warum das Museo del Prado die beste und größte Sammlung der Welt besitzt.
Im 16. und 17. Jahrhundert wurde Antwerpen zu einem der wichtigsten Kunstzentren Europas. Auf dem umkämpften Kunstmarkt entstanden die ersten bekannten Landschaften, gemalt von Joachim Patinir (ca. 1480-1524), von dem der Prado vier seiner wichtigsten Werke besitzt. Jahrhundert war auch der große Pieter Brueghel der Ältere (1552/30-1569) tätig, der Schöpfer des exquisiten und makabren Triumphs des Todes und auch des Weines am Martinstag, einer der wichtigsten Erwerbungen des Museums in den letzten Jahrzehnten.
Die große Figur der flämischen Malerei des 17. Jahrhunderts war Rubens (1577-1640), der zum berühmtesten Künstler Europas wurde und auch der Lieblingsmaler seines großen spanischen Gönners Philipp IV. war. Rubens schuf ein sinnliches und majestätisches Werk, das von der Kunst der Antike inspiriert ist. Das Museo del Prado besitzt die größte Sammlung seiner Werke, die etwa neunzig Gemälde umfasst (je nachdem, ob eine oder zwei Zuschreibungen akzeptiert oder abgelehnt werden). Von großer Bedeutung sind auch die Werke anderer flämischer Künstler des 17. Jahrhunderts wie Jan Brueghel d. Ä. (1568-1625), Jordaens (1593-1678) und Van Dyck (1599-1641).
Die Sammlung des Prado an deutscher Renaissancemalerei ist klein, aber von hoher Qualität. Sie umfasst vier wichtige Gemälde von Dürer (1471-1528), darunter ein Selbstporträt, und zwei bedeutende Jagdszenen von Lucas Cranach dem Älteren (1472-1553).
Die Bestände des Museums an niederländischer Malerei des 17. Jahrhunderts sind ebenfalls klein, was auf den Krieg zwischen der spanischen Monarchie und den nördlichen Provinzen der Niederlande zu der Zeit zurückzuführen ist, als die königlichen Sammlungen hauptsächlich zusammengestellt wurden. Dennoch besitzt der Prado ein wichtiges Gemälde von Rembrandt, Judith beim Bankett des Holofernes, und eine bemerkenswerte Gruppe von Landschaften von Jan Both (1618/22-1652) und Herman van Swanevelt (1603/4-1655), zwei niederländischen Künstlern, die in Rom arbeiteten.