Muzea katedralne, wpisane na Listę Światowego Dziedzictwa UNESCO w Modenie, mają fundamentalne znaczenie, ponieważ są ściśle związane z historią katedry. Są one podzielone na dwie kolekcje, złożone z fragmentów rzeźb z katedry i wcześniejszych budynków, wraz z dziełami i narzędziami świadczącymi o żywotności kościoła Modena na przestrzeni wieków.

Muzeum Epigraficzne

Pierwotne jądro Muzeum Epigraficznego pochodzi z końca XIX wieku i zawiera rzeźbione szczątki znalezione podczas prac ziemnych i odbudowa katedry. Kolekcja obejmuje rzeźby i płaskorzeźby z czasów rzymskich, głównie przetwarzane podczas budowy katedry, fragmenty wczesnośredniowiecznych katedr, znaleziska z okresu romańskiego oraz starożytne, średniowieczne i współczesne inskrypcje. Wystawa podkreśla pluteusy z wczesnośredniowiecznej katedry, sarkofag San Geminiano, piękną serię metopów składających się z ośmiu rzeźb mistrza pracującego w warsztacie Wiligelmo, przedstawiających wyimaginowane potworne istoty, wraz z jednym z kolumnowych lwów z bramę Porta dei Principi, skąd została usunięta i zastąpiona kopią po jej uszkodzeniu podczas II wojny światowej.

Muzeum Katedralne

Zainaugurowany w 2000 r. na Wielki Jubileusz, mieści cenne artystyczne i kolekcja liturgiczna z okresu romańskiego do XIX wieku. Obejmuje to narzędzia, rzeźby, starożytne relikwiarze, ubrania, obrazy i kodeksy, którymi miasto Modena przez wieki dekorowało domus Clari Geminiani.
Wśród najstarszych skarbów katedry znajduje się cenny ołtarz przenośny San Geminiano (XI-XII wiek), Księga Ewangelii napisana w scriptorium w Nonantola (koniec XI - początek XII wieku) i charakteryzująca się wyrafinowanym wiązaniem w srebrze i kości słoniowej, Relatio, tekst z XII wieku, który opisuje budowę katedry i Staurotheke z IX wieku ze złotą oprawą, prawdopodobnie z Konstantynopola.
Jeden pokój poświęcony jest również bogatemu dziedzictwu Archiwum Kapitulnego, zbiór najstarszych dokumentów dotyczących historii katedry. Na wystawie widnieje pergamin z pieczęcią, z przywilejem udzielonym biskupowi Modeny w 782 r. Przez Karola Wielkiego, tzw. Kodeks Leges salicae (koniec IX - początek X w.), Podświetlane teksty zawierające kodeksy prawne pięciu populacji germańskich , wśród nich dekrety Karola Wielkiego i inne rękopisy, z których niektóre zostały pięknie udekorowane. Te ostatnie są okresowo zastępowane faksami, aby zapewnić optymalne zachowanie oryginałów).
Na szczególną uwagę zasługują dwa duże flamandzkie gobeliny z historiami z Księgi Rodzaju, stanowiące część wyjątkowego cyklu liczącego dwadzieścia sztuk z XVI wieku i używane do lat 60. jako dekoracja w katedrze.