Gli scavi archeologici realizzati in occasione del Grande Giubileo del 2000 nel sagrato del Duomo e nel Palazzo Vescovile hanno fornito risultati di estrema importanza per la ricostruzione dell'evoluzione urbanistica del settore nord-orientale della città tra età romana e Medioevo.  Il rinvenimento di un tratto della cinta urbica tardoantica e delle fondazioni di un edificio di culto altomedievale, assieme al mosaico paleocristiano recuperato in Piazza Duomo nel 1955, hanno consentito di stabilire che il complesso episcopale si è sempre mantenuto nella stessa zona. 
La scoperta, oltre a fornire una nuova chiave di lettura a molti documenti altomedievali e medievali chiarisce come, contrariamente ad un'opinione diffusa, la Cattedrale, in origine intramuranea, sia sempre stata una sola, di volta in volta ariana o cattolica a seconda dell'ortodossia dei suoi vescovi.
Partendo dalla città romana e dai culti pagani, il percorso di visita, con l'ausilio di pannelli esplicativi, ricostruzioni grafiche, calchi di epigrafi e reperti archeologici significativi, si snoda, attraverso le strutture murarie venute in luce, evidenziando gli sviluppi del complesso episcopale tra età paleocristiana e pieno Medioevo. All'interno dell'esposizione, accanto a importanti pezzi plastici del XII e XIII secolo provenienti dalla Cattedrale e dal Battistero, trovano così posto anche l'angelo in rame dorato originariamente posto sulla cuspide della Cattedrale, una lucerna cristiana proveniente da Carignano, i capitelli e i mosaici rinvenuti nel 1955 in Piazza Duomo, ora appositamente restaurati.
All'interno del museo è visibile il nuovo Battistero virtuale, un touchscreen con immagini ad alta definizione per scoprire i segreti del monumento.
Su richiesta, è possibile visitare le sale del Palazzo Vescovile.