Il museo ha riaperto recentemente nella nuova sede della ex-chiesa di San Romano (della quale oltre che all'aula della chiesa resta un pregevole chiostro attorno al quale sono disposte alcune sale del museo e la biglietteria). Nel convento di San Romano già dal X secolo erano ospitati i monaci benedettini dell'abbazia di Fruttuaria, prima di passare ai canonici regolari di Sant'Agostino. Nel timpano del portale della chiesa è raffigurato san Romano in veste di cavaliere. L'opera è stata attribuita allo scultore Nicholaus, lo stesso del San Giorgio del timpano del portale maggiore del Duomo, e datata al 1143.

La prima sala è situata al primo piano, sopra la biglietteria, ed espone codici miniati tre-quattrocenteschi (un innario, un salterio e ventidue corali atlantici rinascimentali, miniati da Guglielmo Giraldi, caposcuola locale, da Jacopo Filippo Argenta, Martino da Modena, Giovanni Vendramin e Don Sigismondo da Fiesso), materiali lapidei vari, tra i quali i resti di un ambone longobardo dell'VIII secolo e un ritratto di Giovanni Bessarione a bassorilievo, realizzato dopo la sua presenza in città durante il Concilio di Ferrara (1437). Qui si trova anche una ricostruzione di come avrebbe dovuto apparire il campanile, con la cella superiore a base circolare mai realizzata.

Alla seconda sala, coperta da volte a crociera dipinte, si accede dal chiostro: conserva alcuni pregevoli reliquiari del XIV e XV secolo, paramenti sacri ed una Madonna col Bambino.

La terza e ultima sala è l'aula della chiesetta e conserva i maggiori capolavori. Le due ante dell'organo della cattedrale di Cosmè Tura. Il ciclo dei Mesi, proveniente dalla Porta dei Mesi della cattedrale (distrutta nel Settecento). I vari altorilievi con le personificazioni e le attività agricole legate ai mesi sono opera dell'anonimo Maestro dei Mesi (attivo tra il 1220 e il 1230 circa), tra le più importanti figure nella scultura italiana del XIII secolo, anello di congiunzione tra Benedetto Antelami e Nicola Pisano. La Madonna della Melagrana (Madonna Silvestri) di Jacopo della Quercia (1403 - 1408). Una serie di otto splendidi arazzi, della metà del Cinquecento, con le storie di san Giorgio e di san Maurelio, eseguiti a Ferrara dalle manifatture estensi guidate dal fiammingo Johannes Karcher su cartoni del Garofalo e di Camillo Filippi. Un capitello con le Storie di san Giovanni Battista, duecentesco, sempre dalla Porta dei mesi. Altri materiali lapidei (Maestri Comacini, Maestri Campionesi e un pannello attribuito a Nicholaus).