Il museo raccoglie sostanzialmente il "Tesoro" della Cattedrale di Mazara del Vallo, ma non mancano reperti provenienti da altri centri della diocesi come Castelvetrano e Salemi. Il pezzo d'argenteria più antico è una croce processionale proveniente dalla chiesa madre di Salemi, datata 1386 e firmata da Johannes de Cioni, argentiere forse facente parte di un'importante famiglia di argentieri toscani.

Durante la lunga storia della diocesi di Mazara del Vallo, ogni vescovo portò il proprio contributo all'arricchimento del "Tesoro" della Cattedrale; tra i pezzi più significativi il reliquiario dei santi Zenone e Tommaso Cantauriense (metà del XVI secolo) recante il marchio degli argentieri di Messina, un ostensorio dell'orafo trapanese Diego Candino (1641), numerose suppellettili liturgiche della bottega degli argentieri Lotta di Trapani e un ostensorio con raggiera ornata di diamanti e zaffiri e sei vasi d'altare (XVII secolo), dono del vescovo Francesco Maria Graffeo.