Nel percorso museale troviamo tre luoghi principali: la Stanza Origini, la Quadreria e la Stanza del Tesoro.
La stanza Origini, corridoio che introduce al vero e proprio museo, narra la storia della Diocesi di Adria con documenti di alto valore artistico, religioso e storico. Sono illustrate anche le varie vicende della Chiesa Cattedrale, la quale è stata oggetto di molteplici trasformazioni e adattamenti. La fede cristiana arrivò ad Adria da Ravenna tra la fine del II secolo e gli inizi del III secolo. Molte sono le testimonianze della fede cristiana ad Adria, che ritroviamo nel museo come ad esempio: il bassorilievo copto, che rappresenta la Vergine Madre seduta sul trono con il Bambino sulle ginocchia, affiancata dagli Arcangeli Gabriele e Michele; la piccola abside, affrescata con figure di apostoli nello stile carolingio; un vaso battesimale, ispirato alla forma canonica dei primi battisteri cristiani. In seguito alla costruzione nel nuovo battistero nel 1870, fu utilizzato come acquasantiera; dei reliquari evangelisti a busto dorato raffiguranti san Marco, san Matteo, san Luca e san Giovanni. Scolpiti in legno portano la reliquia sulla parte anteriore. All'interno della stanza delle Origini troviamo anche una scultura in pietra calcarea raffigurante una testa virile e un forziere destinato per " le offerte per l'erigenda fabbrica di questa cattedrale" come indicato nel frontespizio.
Nella Quadreria assieme alle pale e alle tele commissionate per la decorazione degli altari della Cattedrale, si conservano ritratti di cardinali, vescovi e prelati, che hanno rivestito un ruolo importante per la comunità del territorio della Diocesi di Adria e Rovigo. I ritratti sono a mezzo busto, con sfondo monocromo; coprono un arco cronologico che va dagli inizi del XIV secolo agli inizi del XIX secolo. Troviamo i ritratti dei vescovi di Adria come: Pellegrino Ferri (vescovo tra 1750-1757), Girolamo Porcia (vescovo tra 1598-1612), Bartolomeo Roverella (vescovo tra 1590-1610), Federico Maria Molin (vescovo tra 1807-1819) e Arnaldo Speroni degli Alvarotti (vescovo tra 1766-1800). Sempre nella suddetta stanza troviamo anche un crocefisso detto di Lepanto; il dipinto è realizzato su entrambi i lati di una tavola di legno sagomata.
Nella stanza denominata "Tesoro" è conservato il Tesoro della cattedrale, composto da una raccolta di arte sacra, significativa dal punto di vista storico-artistico e liturgico. Questa raccolta comprende oggetti piccoli e grandi, eseguiti in materiali preziosi, frutto di lasciti e doni ecclesiastici e devoti. Per l'esposizione sono stati scelti i pezzi più rappresentativi organizzandoli per tipologia (Adria ha una notevole raccolta di questi manufatti). Le teche sono disposte lungo la parete di destra e il percorso termina con la stanza dedicata al Trono Eucaristico. A sinistra si trova invece il muro del tempo, pensato per permettere l'accesso all'archivio virtuale delle immagini e delle informazioni relative a tutti gli oggetti esposti e non esposti, scelti per il museo. Questo muro è composto da dei fori retro illuminati da una luce verde-azzurra; ciascun foro è un'icona in vetro sensibile e rappresenta un oggetto. Gli oggetti sono stati differenziati in sei categorie: i crocefissi, le reliquie e i reliquari, suppellettile sacro, documenti e dipinti, paramenti e merletti e marmi e cotti.
