Il museo ospita a scopo conservativo una raccolta di opere di destinazione religiosa provenienti da chiese della diocesi di Cortona.In particolare celebra il genio locale Luca Signorelli attraverso due opere autografe e altri dipinti eseguiti dal maestro in collaborazione con la bottega.Già nel 1923 fu aperta una esposizione permanente delle opere di Luca Signorelli;alla quale fu poi aggiunta nel 1945 la collezione di oggetti liturgici provenienti dalla cattedrale e da altre chiese della diocesi.