Las instalaciones del museo se construyeron por primera vez para albergar los cánones, en el siglo IX. El claustro se completó a mediados de los años 1200, aunque la cura no lo fue. Con el tiempo, el edificio tuvo varias funciones, hasta que finalmente, después de sufrir alteraciones drásticas, se convirtió en un convento de monjas. La renovación a finales del siglo XX redescubrió las partes más antiguas.

La colección del museo está particularmente bien provista con ejemplos de la floreciente tradición de la escultura en Pisa entre los siglos XI y XIV, sin mencionar los ejemplos de la reutilización generalizada de tallas romanas en los edificios de la Lugar de la catedral. Estos objetos se encuentran ahora en el museo y se pueden admirar, al lado de las obras de artistas románicos y góticos que trabajaron en la construcción de los monumentos.

Le debemos las esculturas del Baptisterio y la fachada de la catedral a Nicola Pisano y su taller, en particular Giovanni Pisano; Los de los edificios ahora son copias. Algunas de las estatuas, incluido el famoso grupo del cortejo del Emperador Arrigo VII (que atestigua la tumultuosa escena política de Pisa en el siglo XIII), pertenecen al escultor sienés Tino di Camaino, quien siguió a Giovanni como director de obras.

El monumental crucifijo de madera del siglo XIII de Francia también es digno de mención. Era parte de una Deposición y es un raro ejemplo para Italia. Otras colecciones en el museo son manuscritos litúrgicos iluminados del siglo XII al XIV y artefactos del Tesoro de la Catedral, entre los que se encuentran un relicario en esmalte de marfil y Limoges, vestimentas sagradas, preciosas cortinas y una famosa estatua tallada en marfil por Giovanni Pisano.