Le parcours du musée est composé de 9 salles, dont certaines présentent des pièces véritablement uniques, parmi lesquelles le tabernacle du sacrement eucharistique de Donatello, le monument funéraire de Sixte IV d'Antonio del Pollaiolo, le sarcophage de Giunio Basso, véritable chef-d'œuvre de l'époque ancienne. Art chrétien datant du IVe siècle, la croix et les candélabres en argent doré de A. Gentili (1582), la Croix de l'Empereur Justin II (VIe siècle), une dalmatique historiée du Haut Moyen Âge et un coq en métal doré (IXe siècle) qui ornaient le clocher de la première basilique constantinienne.