Il museo si articola in ventuno sale disposte su due piani di Palazzo Orsini, seguendo un percorso non lineare conforme alla disposizione quasi labirintica delle stanze e dei corridoi dello storico edificio nobiliare. Si accede al museo attraverso un portale in travertino (1490) della piazza interna della fortezza, dove è situato un pregevole pozzo del XV secolo.

Il museo espone una preziosa raccolta di oggetti sacri insieme a monete, sculture lignee, dipinti su tavola e tela, e tessuti preziosi. Alcune sale sono dedicate ai pittori: Francesco Zuccarelli, Pietro Aldi e Paride Pascucci. Abbonda di soffitti e decorazioni quattrocentesche.

Fra gli oggetti esposti nel museo molti meritano una particolare attenzione, a partire da quelli più antichi: dei frammenti di pergamene dei secoli X-XII con canti liturgici natalizi con antichi neumi, le segnature musicali prima delle invenzioni delle note. C’è anche una ricca e articolata biblioteca con incunaboli e libri di epoche successive di vari argomenti.