L'ingresso a questo museo si trova a lato di S. Martino in piazza Antelminelli, vicino alla bella fontana del Nottolini.
Qui sono esposti dal 1992 tutti gli arredi e le opere d'arte che hanno abbellito il duomo lucchese nel corso del tempo fin dall'alto Medioevo e che sono state tolte dalla chiesa o per motivi di conservazione o per lasciare spazio ad altre successive.
Tra i capolavori dell'arte medievale citiamo il dittico in avorio di Areobindo della prima metà del VI secolo, il reliquiario in rame e smalti di Limoges con storie di S. Tommaso Becket della prima metà del XIII secolo, la croce detta fiorita o dei Pisani, in argento sbalzato, cesellato e dorato (1411) e una serie di codici miniati, sculture e dipinti di grande pregio.
Famoso è anche il corredo del Volto Santo con cui viene vestito durante la festa di Santa Croce, il 14 settembre, quando una caratteristica processione parte da San Frediano e attraversa la città per rendergli omaggio.