Nei sotterranei della basilica si trova il museo diocesano "La Misericordia", dove sono disposti oggetti liturgici pregiati, di argenteria e orificeria (calici, pissidi, ostensori, turiboli, carteglorie, reliquiari ) per lo più donati al santuario da benefattori (prelati, cardinali, vescovi) dal 1600 ai nostri giorni.

Inoltre vi si trovano collocati bozzetti di opere d'arte moderna eseguite da artisti legati al santuario o in esso operanti (S. A. Luchetti, C. Cantalamessa, G. De Angelis o operanti nel santuario); reperti archelogici della pieve di S. Giuliano (IX sec.) e della secondas cattedrale di Macerata; repertori fotografici dei cicli pittorici del santuario e dei loro restauri; documentazione delle trasformazioni architettoniche della chiesa (V. Bonifazi). Infine, nell'esedra è esposta una piccola raccolta (risalente al 2000) di arte moderna sui santi marchigiani.