La sezione di arte sacra è costituita dalla collezione comprendente dipinti, arredi, sculture e un gran numero di paramenti sacri provenienti dalle chiese del territorio sancascianese. Massime espressioni dell'arte locale sono i cosiddetti dipinti di Vico l'Abate, ma di grande importanza sono anche le altre opere tra cui si segnalano: San Michele arcangelo e storie della sua leggenda (1250 ca.) di Coppo di Marcovaldo, la Madonna di Vico l'Abate (1319) di Ambrogio Lorenzetti, una Madonna con Bambino di Jacopo del Casentino (ultimo decennio del XIV secolo), una Croce dipinta del Maestro di San Lucchese (quinto decennio del XIV secolo), una Madonna con Bambino di Cenni di Francesco (1390 - 1395 ca.), il fusto del Maestro di Cabestany.

La sezione dedicata all'archeologia si trova al piano superiore del museo ed ospita una collezione che permette di ammirare i più importanti ritrovamenti archeologici del territorio sancascianese prima ospitati nei magazzini del Museo archeologico di Firenze.

All'epoca etrusca, precisamente al VII secolo a.C., risale il pezzo più pregiato della collezione, ovvero la Stele dell'Arciere, proveniente dalla Tomba dell'Arciere a Sant'Angelo a Bibbione. Sono inoltre presenti materiali prestigiosi quali gli oggetti in osso e in avorio provenienti da una tomba etrusca rinvenuta e poi ricoperta in località Calzaiolo.

All'epoca romana appartengono gli oggetti di uso quotidiano e domestico, quali oggetti metallici e ceramici o pezzi più lussuosi quali marmi decorati e bronzi.