Il Museo ospita la raccolta di opere non più utilizzate nelle liturgie e già esposte, prima del terremoto del 1976, nella Pinacoteca Antoniana, istituita nel 1968 per la conservazione e la valorizzazione del patrimonio artistico e storico del Santuario. La collezione comprende lavori di pittori gemonesi, friulani e veneti, con alcune presenze di autori dell’Italia centrosettentrionale, di Benedetto Carpaccio (Adorazione del nome di Gesù) e di Francesco di Girolamo da Santacroce (Deposizione di Cristo) sono le tele collocate in Santuario.

Numerose tele sono di Melchior Widmar, pittore svizzero attivo a Gemona nella seconda metà del sec. XVII. Dal 1706 l’artista è sepolto nella cappella del Rosario annessa al Santuario, da lui stesso eretta e decorata nel 1682. Tra le opere di scultura notevole è la quattrocentesca Madonna Bella, in legno intagliato, dipinto e dorato, di scuola salisburghese (a fianco). Una pregevole serie di ex-voto anticipa la ricca esposizione di dipinti votivi ordinata presso la Cella del Santo.