La Sección de Bellas Artes del Museo de Burgos comienza con una sala dedicada a las primeras manifestaciones artísticas de la Alta Edad Media. En ella destaca especialmente la colección de piezas mozárabes. Generalmente se conoce como arte mozárabe al arte cristiano español que se desarrolla desde la caída de la monarquía visigoda a comienzos del siglo VIII hasta la aparición del románico en el siglo XI. Se caracteriza por la introducción de formas constructivas y decorativas musulmanas en el arte cristiano. Los restos mozárabes que se conservan en la provincia de Burgos son muy escasos y aparecen asociados casi siempre a comunidades religiosas.

De Tordómar, concretamente del desaparecido monasterio de Valeránica, proceden dos fragmentos de cancel, un cimacio y parte de una tapa de sarcófago. Estos restos, fechados entre los siglos VIII y X, presentan una decoración a base de motivos vegetales y sogueados que recuerda mucho a la de la ermita de Santa María de Quintanilla de las Viñas, aunque la que ahora nos ocupa posee una mayor ingenuidad formal.

Los dinteles de ventana y la ventana geminada que se muestran a continuación fueron recuperados de la desaparecida iglesia de Valmayor de Cuesta Urria. La ventana geminada es una variación típicamente mozárabe en la que el doble arco de herradura se ha transformado en ojos de herradura geminados.

También mozárabe es el pequeño ara de altar de la ermita de las Santas Centola y Elena de Siero. En el centro tiene una oquedad rectangular destinada a albergar reliquias. A la izquierda está grabada una cruz patada con las letras alfa y omega, mientras que a la derecha aparece un códice cerrado decorado con unas sencillas cantoneras angulares y un motivo de entrelazo. Por la parte superior corre la inscripción CIPRIANVS FECIT. Todo el conjunto está recuadrado por un marco formado por doble incisión lineal. De la misma época (siglos VIII-X) es el encantador capitelito de un parteluz decorado con hojas de talla muy plana procedente de la desaparecida ermita de San Baudelio de Busto de Bureba.

La lápida conmemorativa de la refundación de Lara de los Infantes en el año 867 se encontraba en la también desaparecida ermita de San Julián, mientras que el gran capitel mozárabe decorado con hojas de acanto procede de Padilla de Abajo.

Por último, en esta sala se expone una interesante selección de estelas sepulcrales altomedievales. Destaca la pequeña estela circular procedente del antiguo monasterio de San Pedro de Berlangas, en Tordómar. Tallada en sus dos caras, muestra en el anverso una inscripción que hace referencia a un tal García. En el centro aparece una cruz griega, de cuyos brazos penden las letras alfa y omega. Cronológicamente, esta pieza se puede encuadrar dentro del siglo X.