Fondato in occasione del Giubileo del 2000, fa parte del Polo monumentale del Colle del Duomo di Viterbo che comprende il palazzo dei Papi e ambienti della cattedrale di San Lorenzo. Il museo è suddiviso in tre sezioni:

• Sezione archeologica, con manufatti databili tra il periodo villanoviano e medievale molti dei quali ritrovate durante i lavori nei locali, oggi sede del museo.
• Sezione storico-artistica, con opere provenienti dalle diverse parrocchie della diocesi di Viterbo e collocabili in un ampio arco cronologico che va dalla fine del XII secolo al XX secolo. Quasi tutte sono realizzate da autori originari di Viterbo anche se operanti in diverse regioni d'Italia ed Europa.
• Sezione arte sacra, suddivisa in tre reparti: paramenti sacri, dei quali si conservano principalmente quelli di vescovi, cardinale e pontefici; reliquiari, realizzati in forme e materiali diversi; calici, e altri oggetti utilizzati per le funzioni religiose, realizzati in metalli preziosi tra il XV ed il XX secolo.