Muzeum powstało w latach 30. XX wieku w Pałacu Biskupim, pożądanym przez Corrado Ricci na początku XX wieku i urządzonym dzięki kanonikowi katedry Maurizio Cavallini. Zmuszony do zamknięcia ze względu na pewne szkody poniesione podczas II wojny światowej, został ponownie otwarty i zamknięty na przemian aż do końca wieku w obliczu ciągłych i długotrwałych interwencji strukturalnych. Otwarto więc ponownie w latach 50-tych, zamknięto w latach 80-tych, otwarto ponownie w latach 90-tych, aż podjęto mniej uciążliwą decyzję o przeniesieniu muzeum do pięknego kościoła Sant'Agostino.
Muzeum zostało przywrócone do życia po wykonaniu projektu aranżacji przez Guicciardini & Magni Architetti; Wystawa prezentuje dzieła pochodzące z katedry i w niewielkim stopniu z kościołów diecezji; jej największą zasługą jest jednak to, że oprócz niektórych obrazów, rzeźb w drewnie i glinie, szat sakralnych, zachowały się na niej jedyne zachowane marmurowe rzeźby wielkich XIV-wiecznych pomników wzniesionych w katedrze.
Pod loggią prezbiterium znajdują się niektóre kolumny z XI wieku. Wzdłuż schodów znajduje się nadproże kościoła S. Lorenzo a Montalbano pochodzące z X wieku. Marmurowy fryz z przedstawieniami cherubinów jest dziełem Mino da Fiesole. Na jedenastu łukach i dwóch marmurowych kolumnach, należących prawdopodobnie do dawnego chóru opactwa S. Giusto, znajdują się portrety opatów i aniołów z gotyckimi i łacińskimi napisami z XIV wieku.
Na wystawie w muzeum znajdują się prace autorstwa: Domenico di Michelino, Rosso Fiorentino, Baldassarre Franceschini, Daniele Ricciarelli, Stefano di Antonio Vanni, Antonio del Pollaiolo, Giambologna i inni.
