Il museo è ospitato nell'edificio comunemente detto le "Canoniche Vecchie" (XII secolo), antica sede dei canonici della cattedrale di San Pietro apostolo.

Il museo presenta opere molto eterogenee di artisti prevalentemente veneti, fra cui Padovanino, Rocco Marconi, Palma il Giovane, Andrea Celesti ed altri. Di grande rilievo anche la raccolta di paramenti sacri, arricchita anche da alcuni ricordi di papa Pio X, originario della provincia trevigiana.

Particolare attenzione è da riservare ai due frammenti di affreschi staccati nel 1964 dal vicino Palazzo Vescovile. Particolare anche l’iconografia proposta, in quanto raffigurano il Martirio di San Tommaso Becket e la Discesa di Cristo al Limbo. Sono opera di un pittore veneziano e la datazione proposta è intorno al 1260. Un altro frammento di eccezionale importanza è quello, sempre eseguito in affresco, raffigurante “Cristo Passo”. Proviene da un edificio della città e fu eseguito dal noto pittore, molto attivo a Treviso, Tommaso da Modena (1325-1379). La cosiddetta Pinacoteca è costituita da opere su tavola provenienti dal Duomo, dal Battistero e da chiese della Diocesi, che documentano ampiamente l’importante cultura figurativa della città e del territorio.