El museo, fruto de una profunda remodelación, ocupa la sala capitular y parte del claustro antiguo del siglo XIV de la Catedral de Murcia, concebido por el obispo Miguel de los Santos y abierto al público en 1956. Sus piezas se exhiben por conjuntos temáticos, destacando:
La Planta baja: Campana Mora; Sarcófago de las Musas (siglo II a.C.); retablos de Bernabé de Módena (siglo XIV); un retablo gótico de San Miguel; Caja de sarcófago romano utilizado en 1552 para albergar el cuerpo de Gil Rodríguez de Junterón; Arca del Monumento de Jueves Santo; Custodia del Corpus de Antonio Pérez de Montalvo.
La Planta alta: Desposorios de la Virgen y la Adoración de los Pastores de Fernando de Llanos (1516); busto relicario de Prisciliano; San Jerónimo Penitente de Salzillo. El espectador puede disfrutar de los hallazgos que la remodelación ha sacado a la luz. Una pasarela de madera, metal y cristal permite visualizar los restos arqueológicos que se hallan en el subsuelo dando una idea de la evolución constructiva a lo largo de los siglos. Los paramentos de piedra del museo, así como algunas bóvedas y arcos, albergaban elementos decorativos inéditos que han sido restaurados. Reservas: se pueden realizar a través de la página web del museo, por teléfono o en el mismo museo.