Il museo è nato nel 1967 per ospitare opere d'arte della cattedrale e oggetti legati al culto della Sacra Cintola ( cintura tradizionalmente considerata dono della Vergine a San Tommaso nel momento dell'Assunzione di Maria).E' stato poi progressivamente (1976;1980;1991;1996;2000;2007) trasformato in museo diocesano per conservarvi opere provenienti dall'intero territorio diocesano.Le sale ospitano dipinti;sculture;paramenti e suppellettili sacre dal XIII al XIX secolo;tra le opere più rilevanti il parapetto marmoreo del Pulpito di Donatello (1433-38);le Esequie di San Girolamo di Filippo Lippi;un rilievo di Giroldo da Como (1262);miniature di Attavante Attavanti;dipinti di Lorenzo di Niccolò;Carlo Dolci;Matteo Rosselli;Livio Mehus;Alessandro Franchi.Recentemente (Giugno 2008) è stata aggiunta al museo una piccola sezione archeologica.