Le opere del museo diocesano provengono da chiese di tutto il territorio della diocesi. Quelle del museo Rospigliosi sono costituite dal sontuoso arredo seicentesco che si vuole, anche se sussistono dubbi al riguardo, sia stato allestito per ospitare il papa pistoiese Giulio Rospigliosi (1660-1669) di passaggio in città.

Si segnalano dipinti di Fra Paolino (prima metà XVI sec.), Sebastiano Vini (seconda metà XVI sec.), e di pittori toscani del Seicento come il pistoiese Giacinto Gemignani e i fiorentini Jacopo Vignali, Lorenzo Lippi, Felice Ficarelli.

L'esposizione comprende anche esemplari di tessuti e parati sacri, in particolare due pianete, una rosa e una azzurra, hanno decorazione bizzarre (unione di decori astratti e motivi vegetali) dell'inizio del XVIII secolo.

Completano il Museo opere di artigianato ligneo a carattere religioso come i busti reliquiario della chiesa di S. Alessio in Bigiano, curiosità come le lastre in rame per stampare le immaginette sacre del XVII-XVIII secolo; e poi carteglorie, navicelle, ostensori e lampade pensili in argento, reliquiari, pissidi, messali, nonché un frammento architettonico in marmo con decorazione a smalti ambrati che formando un motivo a labirinto rimandano all'epoca gotica e ne fanno un interessante esempio di questa tecnica decorativa.