Il Museo del duomo, di proprietà della Veneranda Fabbrica, è ospitato all'interno del Palazzo Reale di Milano, in piazza del Duomo.

Il Museo, con i suoi 2000 m² circa di superficie e le sue 26 sale, raccoglie il Tesoro del Duomo e le opere d'arte provenienti dalla cattedrale e dai depositi della Veneranda Fabbrica. I pezzi della raccolta sono collocati in un percorso cronologico che permette di scoprire le fasi di costruzione della cattedrale, dalla sua fondazione nel 1386 fino al XX secolo.

La maggior parte delle opere pittoriche esposte in museo risalgono al periodo borromaico (XV-XVII secolo). A testimoniare la ricchezza di questo momento storico, vi è il Miracolo della partoriente di Giovan Battista Crespi, detto il Cerano, facente parte del ciclo dei Miracoli di San Carlo. Dello stesso autore un ovale con San Carlo in Gloria; una tela di Fede Galizia con un dolente San Carlo che porta in processione il Santo Chiodo. Dalla collezione del cardinal Monti proviene un dipinto giovanile di Tintoretto con la Disputa di Gesù nel Tempio.

Sono da segnalare gli splendidi monocromi del Cerano dedicati alla Creazione di Eva e alle eroine dell'Antico Testamento: Ester e Assuero, Giuditta e Oloferne, Salomone e la Regina di Saba, Sisara e Giaele, destinati ad essere tradotti in marmo per le sovrapporte della Cattedrale.

Tra gli arazzi conservati al Museo del Duomo di notevole interesse è la serie di sei opere raffiguranti le Storie di Mosè, oltre ad un altro arazzo con la Danza dei Putti, donati a Carlo Borromeo da Guglielmo I Gonzaga duca di Mantova. Nel 1568 il Borromeo li donò a sua volta alla Fabbrica in cambio di alcuni interventi nella Canonica.