Il museo del Duomo di Città di Castello, tra i più estesi adibiti a musei d’arte sacra, risulta distribuito su due piani attigui alla Cattedrale.

Vi sono conservate importanti opere di oreficeria fra le quali il Tesoro di Canoscio, raccolta di oggetti sacri per le celebrazioni eucaristiche di epoca paleocristiana (VI sec.), e ritenuta una delle scoperte archeologiche più importanti degli ultimi secoli; il Paliotto, in argento sbalzato, cesellato e in parte dorato, è un prezioso esempio di arte orafa del XII sec.; il Riccio di Pastorale in argento  sbalzato con figure di Santi.

Nel salone Gatico si trovano il Cristo in Gloria (1529 – 1530) del Rosso Fiorentino e la Madonna col Bambino e San Giovanni (1486) del Pintoricchio.

Nel museo sono conservati inoltre una serie di oggetti di uso liturgico che consentono la ricostruzione di una ideale percorso attraverso la storia della liturgia cristiana dal VIII al XIX secolo.