Fue inaugurado el año 1981 y es el resultado de la fusión del antiguo museo catedralicio con el diocesano. Este último había sido creado por el obispo Almarcha el año 1945, aunque el mayor incremento de sus fondos se realizó a partir de la década de los sesenta.
En la actualidad constituye un conjunto único en su género, albergando piezas de todas las etapas de la historia del arte, desde la prehistoria hasta el siglo XX, todas ellas repartidas en diecisiete salas, en el entorno del claustro catedralicio.
Se accede a él por una hermosa puerta de nogal, que según el profesor Merino Rubio, había sido hecha para la librería por Juan de Quirós, antes del año 1513; en su tímpano se narra la escena de la Anunciación, plenamente flamenca, sobre un espacio con arquerías góticas.
En la primera estancia se nos muestra la escalera plateresca de Juan de Badajoz el Mozo, que facilitaba la subida a la sala capitular. Nada tiene que envidiar a la construida por Covarrubias en el Palacio de Santa Cruz de Toledo. Es imposible sacar tanto rendimiento a tan pequeño espacio con una obra tan perfecta. El soporte de sus tres cuerpos está profusamente decorado con labores menudas de bueráneos, "candelieri", medallones y otros temas del mejor Renacimiento. Se buscó como pretexto para colocar el escudo del obispo mecenas, Pedro Manuel, la pequeña tribuna que resalta sobre la balaustrada.
Son varias las obras expuestas en este marco configurado por la caja de la escalera. Así, dos hermosos calvarios del siglo XIV, tallados en madera con restos de policromía; el de mayor tamaño, procedente de Gusendos de los Oteros, sufre varias mutilaciones, por haber permanecido enterrado durante siglos debajo del presbiterio del templo y el otro, más estilizado, perteneció a la iglesia prerrománica de san Adrián; una imagen de la Virgen con el Niño, en piedra policromada del siglo XIV, conocida con el nombre de la "Virgen del Dado antigua"; un crucificado de transición procedente de Grajal de Campos de principios del mismo siglo; dos tablas tardogóticas, con apóstoles, procedentes de Tomeros, y seis pinturas al óleo, del último tercio del siglo XVI, pertenecientes al desaparecido retablo de Fuentes de Carbajal, con escenas de la infancia y de la pasión de Cristo.
