Il museo è ubicato nella zona absidale della splendida pieve di San Pietro. Nelle cinque sale che costituiscono il percorso di visita sono esposte le opere provenienti dagli edifici ecclesiastici compresi nel vasto territorio di pertinenza della pieve.

Da segnalare il Trittico di San Giovenale (1422) per cui una stanza contiene una serie di supporti documentari e didattici su Masaccio e sulla sua opera anche nella più moderna veste informatica. Non si poteva infine trascurare l'importanza della stessa Pieve di San Pietro, vero capolavoro del romanico toscano, la cui lunga e affascinante storia merita pure di essere documentata e illustrata : un ambiente arredato con mobili antichi e con i ritratti dei Pievani dal Sei all'Ottocento è stato pertanto destinato allo scopo.

Un’altra opera notevole è la grande tavola attribuita alla Bottega di Domenico Ghirlandaio. La tavola è direttamente legata alla Pieve di Cascia, riporta il profilo del Vescovo di Fiesole Roberto Folchi, già pievano di Cascia. L’opera fu dipinta alla fine del ‘400. Da segnalare un’altra grande tavola firmata da Agnolo Guidotti, e datata 1575, e l’Annunciazione del Bronzino, una tela dalla datazione di poco posteriore. Al 1601 risale il Compianto su Cristo morto di Santi di Tito, e al 1655 l’altra grande tela con S. Antonio da Padova, il Bambino e altri santi.