Katedralmuseet holder hus i det tidligere domkapittelet og sakristiet på nordsiden av koret. Etter reformasjonen ble domskapitelet brukt som gravmidtgang for jarlene, markiene og hertugene av Atholl, og inneholder et antall detaljerte monumenter fra mellom 1600-tallet og tidlig på 1800-tallet. Også bevart i museet er to tidlige kristne korsplater og andre gjenstander, og en visning av Dunkelds historie og katedralen. I juni 2005 var det et større tyveri fra museet. Blant det som ble stjålet var en (skotsk kopp med to hanker), kopper for kommunioner, en klokke av bronse med trehåndtak fra 1600-tallet som hadde vært benyttet i kirken.