Attiguo alla basilica, si trova il museo che raccoglie numerose opere d'arte ed oggetti sacri, legati alla storia del principale edificio religioso del paese. Inaugurato nel 1929, ristrutturato ed ampliato nel 1963, è suddiviso in tre sezioni.

La prima raccoglie il materiale legato alla chiesa ed all'aspetto liturgico: a tal riguardo si segnalano paramenti sacri ed ornamenti, ma anche vere e proprie opere d'arte, quali le quattrocentesche croci realizzate da Matrenianus de Filippis, gli arazzi degli artisti belgi Frans Guebels, Cornelio ed Enrico Mattens, i dipinti di Alvise Benfatti (l'Assunta), Pietro Mango (la Circoncisione), Niccolò Frangipane (Caduta sotto la Croce), Antonio Balestra, Sebastiano Ricci, Domenico Carpinoni, Pietro Urbani, Albino Canali e Pietro Servalli.

La seconda sezione, aperta nel 1998, è invece riservata alla collezione di presepi, situata in tre saloni al primo piano, che raggruppa circa 280 esemplari, mentre il terzo settore è invece dedicato all'archeologia tessile. Quest'ultima permette di comprendere al meglio la storia dell'economia gandinese, da sempre basata sull'industria tessile, che ha permesso al paese di arricchirsi e di prosperare per secoli.