La raccolta si compone per la maggior parte di opere delle arti cosiddette minori, anche se non mancano alcune pitture e sculture. Tra ciò che si è salvato dell'antico tesoro, troviamo significative testimonianze degli inizi della collezione e del suo carattere internazionale: opere di provenienza e origine francese (come i manoscritti miniati a Parigi verso la metà del Duecento, oreficerie tra cui il bel reliquiario della Veste Inconsutile e quello della Sacra Spina in stile gotico classico parigino della seconda metà dello stesso XIII secolo, una elegante Madonna con Bambino in avorio anch'essa in purissimo stile gotico francese del secolo XIV), fiamminghe (l'arazzo di Sisto IV con l'albero francescano e alcuni avori), tedesche (l'orologio donato nel 1701 dall'imperatore d'Austria Leopoldo I al padre Vincenzo Coronelli e alcune oreficerie austriache-Salisburghesi).

Le oreficerie sono predominanti: reliquiari di varie forme, provenienze, date e stili. Alcuni si distinguono per la loro singolarità come ad esempio quello di sant'Andrea (sec. XIII) e quello di sant'Orsola (sec. XIV), ornato da un bel vetro dorato e graffito. Fra i vasi d'altare spicca un folto numero di calici di varie epoche tra cui il più celebre è sicuramente quello d'argento dorato ornato di smalti di Guccio della Mannaia dono di Niccolò IV, il primo francescano a sedere sulla cattedra di san Pietro dal 1288 al 1292.

L'esposizione comprende anche due rari dossali di seta degli inizi del secolo XIII di produzione palermitana, opere dei maestri vetrari veneziani (una croce di cristallo con miniature della prima metà del sec. XIV) e alcune pitture tra cui la Croce a due facce del Maestro dei Crocifissi Blu (seconda metà del sec. XIII) e due pale d'altare di Tiberio d'Assisi e de Lo Spagna, entrambi vissuti a cavallo tra il XV e XVI secolo. Tra i tessuti merita una particolare menzione lo splendido paliotto d'altare di manifattura fiorentina su disegno attribuito ad Antonio del Pollaiolo, donato alla Basilica dal papa francescano Sisto IV forse nel 1478, in occasione dei duecentocinquantanni della canonizzazione di san Francesco.

Nella seconda metà del secolo XX sono stati affidati al Museo i 56 dipinti e la scultura della cosiddetta Collezione F. M. Perkins, comprendente opere tra il XIV e XVI secolo tra cui un San Francesco del Beato Angelico, la Madonna che adora il Bambino del Garofalo, due tavole di Giovanni di Paolo e tre di Pietro Lorenzetti, il San Sebastiano dell'Ortolano e il San Cristoforo del Sassetta.