Die Räumlichkeiten des Museums befinden sich im antiken Spedale Nuovo, das Mitte des 13. Jahrhunderts von Papst Alexander IV. Als Pellegrinaio (Wallfahrtsort für Pilger) errichtet wurde, um die Versöhnung zwischen Pisa und dem Heiligen Stuhl zu dokumentieren. Wir verdanken den Spedale Giovanni di Simone, von dem einige als Architekt des Monumentalfriedhofs galten.

Das Gebäude blieb bis 1969 Teil des Krankenhauses, als beschlossen wurde, es zu renovieren und als Räumlichkeiten für das Museo delle sinopie zu nutzen. Am 27. Juli 1944 zündete eine Granate amerikanischer Artillerie das Dach des Camposanto an. Geschmolzenes Blei ergoss sich über die Fresken an den Wänden. Zu der Zeit dachte man, das einzige Mittel, um diese Bilder zu retten, bestand darin, sie von den Wänden zu entfernen. Diese Operation enthüllte die Sinopien, dh die vorbereitenden Zeichnungen in rotem Ocker unter den Fresken. Wegen ihrer Verwundbarkeit wurden auch diese von den Wänden abgezogen und im neuen Museum untergebracht, das von Giovanna Piancastelli Politi, Gaetano Nencini und Antonino Caleca entworfen, vorbereitet und arrangiert wurde.

Dies ist die größte Sammlung mittelalterlicher Zeichnungen der Welt. Darin nehmen wir den Künstler wahr, der in seiner ganzen Kreativität arbeitet. An vielen Stellen können mehrere Hände unterschieden werden, auch wenn das Endergebnis einheitlich ist, beispielsweise bei der Kreuzigung, die Francesco Traini (1335) zugeschrieben wird, und dem Triumph des Todes, dem Jüngsten Gericht und dem Thebaid-Zyklus, wahrscheinlich das Werk von Buffalmacco. Die vorbereitenden Zeichnungen (Sinopien) späterer Zyklen (Ende 1300 bis 1400) wie The Stories of Job von Taddeo Gaddi, The Stories of St. Ranier von Andrea Bonaiuti und Geschichten aus dem Alten Testament von Benozzo Gozzoli sind ebenfalls zu sehen Museum.