Il Museo di Santa Verdiana è ospitato in una struttura rustica denominata il Casalone, adiacente al Santuario di Santa Verdiana. Il percorso espositivo si snoda per quattro sale dislocate su due piani. Come gli altri musei della Valdelsa e dalla Val di Pesa, raccoglie tutte le opere d'arte provenienti dalle chiese del territorio comunale.
Simbolo del Museo è la tavola cuspidata a fondo oro rappresentante Santa Verdiana, l'esempio più antico dell'iconografia della Santa, che introduce alla Prima Sezione del Museo, collocata nel corridoio adiacente al Santuario e dedicata ai dipinti più antichi. Qui sono esposti una Croce dipinta da Corso di Buono (proveniente dalla chiesa di San Prospero a Cambiano), le opere di Taddeo Gaddi (tra cui la Madonna col Bambino, precoce e intelligente interpretazione della Madonna di Ognissanti di Giotto) e i laterali di un polittico di Jacopo del Casentino (raffiguranti Santa Caterina, Sant'Andrea e San Giovanni Evangelista).
La Sezione dei Codici Miniati ospita importanti esemplari databili dal secolo XIII al secolo XVI, tra i quali alcuni codici trecenteschi che presentano miniature eseguite da un anonimo artista battezzato come Maestro delle Effigi Domenicane. Nella parte centrale di fondo domina l'opera più preziosa del Museo, la Madonna col Bambino attribuita a Cimabue.
Una piccola sala attigua raccoglie interessanti parametri e arredi liturgici di varie epoche e di differenti tessuti (velluti, broccati, lampassi), con motivi "a pizzo" e "bizzarre". Nello stesso ambiente, in una grande vetrina-armadio, sono esposti gli esemplari più importanti di argenteria, come i candelieri di Bernardo Holzman, orafo granducale.
Il Piano Superiore, ornato da tele e tavole di epoca più tarda (dalla fine del Cinquecento al Settecento), e dedicato alle argenterie. Accanto a importanti Croci astili tre-quattrocentesche provenienti da chiese dismesse, sono riuniti calici, candelieri e ostensori commissionati da famiglie nobili e possidenti; questi committenti donarono poi le opere alla santa, arricchendo il suo Santuario di un patrimonio storico-artistico di notevole interesse e diffondendo il culto di Santa Verdiana a Firenze.
