Il museo è distribuito su tre livelli nel palazzo arcivescovile. La zona d'ingresso ospita manufatti lapidei di varia produzione e provenienti da diverse parti dell'arcidiocesi di Monreale. La sala san Placido, a piano terra e con apertura sul chiostro benedettino, ospita le grandi pale d'altare, tra cui L'Angelo custode di Pietro Novelli e l'arazzo raffigurante la Vergine che appare in sogno a re Guglielmo II. Alle pareti sono teche, simulanti altari laterali, spazio museale per l'esposizione di pregiati paliotti.

Al primo piano, sono due sale entrambe con vista sulla Conca d'Oro: quella Normanna ospita le opere più antiche del percorso museale, offrendo una straordinaria veduta dell'apparato musivo della cattedrale; quella del Rinascimento espone opere del XV-XVI secolo tra cui la Madonna col Bambino attribuita ad Andrea Della Robbia e offre ai visitatori una veduta ravvicinata delle absidi esterne del duomo di Monreale.

Al secondo piano, la sala dei vescovi espone paramenti e suppellettili liturgiche commissionati dagli arcivescovi nel corso dei secoli e regala al visitatore una singolare veduta dall'alto del chiostro. L'attigua cappella Neoclassica, ospita le opere più tarde del percorso museale come L'Addolorata dipinta da Vito D'Anna e il Cristo alla colonna dello scultore palermitano Girolamo Bagnasco. Una sala a parte è dedicata alle opere donate da Salvatore Renda Pitti. L'esposizione della collezione fornisce un chiaro esempio di collezionismo privato che, attraverso la donazione, passa alla fruizione pubblica.

Ancora al secondo piano, è la sala etnoantropologica che raggruppa opere di carattere devozionale. Legata alla committenza vescovile, è la barocca cappella del crocifisso, ubicata all'interno del duomo, commissionata dall'arcivescovo Giovanni Roano alla fine del Seicento. Vi sono esposte tutte le opere commissionate dall'alto prelato spagnolo, mantenute in tal modo nell'originario luogo per cui sono state realizzate.