E' stato istituito per conservare ed esporre le opere provenienti dalla Cattedrale e rimosse per vari motivi dal loro luogo originario. Conserva una collezione di dipinti, sculture, arredi sacri, oreficerie, codici miniati e paramenti sacri di eccezionale importanza, che illustra la storia artistica della città di Siena e documenta il rilievo storico della Cattedrale e del culto della Madonna come regina della città. Nel percorso museale sono inseriti il facciatone del Duomo Nuovo, luogo panoramico.