Il museo è oggi costituito da pitture di arte sacra e da oggetti preziosi donati come ex voto, raccolti nella cappella delle Benedizioni, nel secondo cortile interno al chiostro.
Nella parte superiore, è inoltre esposta la "Bolla del Perdono", di papa Pio IV (1562) che concedeva l'indulgenza plenaria a quanti avessero visitato il santuario di Corbetta nel giorno del giovedì dopo Pasqua.
Vi si conservano inoltre una serie di arredi della chiesa, tra cui diversi paliotti in fili d'oro e pietre preziose, o intessute in seta, realizzate per l'altare maggiore della chiesa inferiore di San Nicolao o per le cappelle devozionali, e vasellame liturgico in oro ed argento. Una sezione particolare raccoglie anche una serie di vesti liturgiche, pianeti, piviali e stole, settecentesche ed ottocentesche. Qui si trova anche un prezioso calice donato dal cardinale Alfredo Ildefonso Schuster in occasione della sua visita pastorale alla pieve di Corbetta avvenuta il 5 maggio 1938 in occasione del suo pellegrinaggio alla Sacra Sindone sulle orme del Borromeo.
La cornice degli ambienti è inoltre costituita da una vasta collezione di mobili d'epoca che si possono riscontrare in maniera copiosa anche nei vecchi appartamenti di residenza del rettore.
Nella sezione del museo detta le "Camere di San Carlo" sono conservati una serie di cimeli tradizionalmente ritenuti appartenenti a San Carlo Borromeo, tra i quali spiccano un letto a baldacchino cinquecentesco (un tempo conservato nella Villa Frisiani Mereghetti) dove il santo avrebbe dormito in occasione della sua visita pastorale del 1578, oltre ad una berretta cardinalizia e ad alcuni autografi, esposti assieme a quelli di altri capi della chiesa milanese che visitarono il santuario, come Alfredo Ildefonso Schuster o Giovanni Battista Montini.
Presso la camera di San Carlo si trova inoltre una preziosa Madonna del Rosario di Giulio Cesare Procaccini.