Museet inrättades på 1930-talet i biskopspalatset, som Corrado Ricci ville ha i början av 1900-talet och som inrättades tack vare katedralens kaniker Maurizio Cavallini. Den tvingades stänga på grund av skador som uppstod under andra världskriget, men öppnades och stängdes igen i omväxlande faser fram till slutet av århundradet på grund av kontinuerliga och långvariga strukturella ingrepp. Så det öppnades igen på 1950-talet, stängdes på 1980-talet och öppnades igen på 1990-talet, tills det mindre betungande beslutet fattades att flytta museet till den vackra Sant'Agostino-kyrkan.
Museet har fått nytt liv efter ett planeringsarbete av Guicciardini & Magni Architetti; Utställningen visar verk från katedralen och, i liten utsträckning, från kyrkor i stiftet, men dess största förtjänst är att den förutom några målningar, trä- och lerskulpturer, sakrala kläder och de enda bevarade marmorskulpturerna av de stora 1300-talsmonument som uppfördes i katedralen, bevarar dem.
Under loggian i prästgården finns några pelare från 1000-talet. Längs trappan finns en överstyckning från kyrkan S. Lorenzo a Montalbano från 900-talet. Marmorfrisen med keruber är ett verk av Mino da Fiesole. Elva treklöverbågar och två marmorkolonner, som möjligen tillhörde ett gammalt kor från klostret S. Giusto, har porträtt av abbotar och änglar med gotiska och latinska inskriptioner från 1300-talet.
I museet visas verk av: Domenico di Michelino, Rosso Fiorentino, Baldassarre Franceschini, Daniele Ricciarelli, Stefano di Antonio Vanni, Antonio del Pollaiolo, Giambologna med flera.
