Inaugurado en 1954 por el Obispo Mérida, el museo, ya proyectado a finales del siglo XIX por el Obispo Grau y Vallespionós, está ubicado en los espacios que en su día ocuparon la Escuela de la Catedral, la biblioteca y el archivo.
Las piezas que en él se exponen son numerosas y en su mayoría de gran valor histórico artístico.
De las mejores obras de orfebrería destacan, la Arqueta de San Genadio, regalada por Alfonso III al Obispo de Astorga en la primera década del siglo X y cuya estructura se relaciona con la orfebrería asturiana de la Caja de las ágatas o la Cruz de la Victoria, aunque con una mayor riqueza iconográfica, la cruz procesional de Santa María de la Isla del siglo XV y perteneciente a la escuela de Enrique de Arfe; la Cruz Catedralicia del siglo XV, varios portapaces y un cáliz del siglo XV obra de Alfonso Portillo
Otras obras de gran interés y valor artísticos son; el arcón románico policromado del siglo XIII, un Cristo en madera de Gaspar Becerra, tablas hispano flamencas con el apostolado del siglo XVI y el retablo del siglo XV de la localidad de Villaviejas, muy cercana a la ciudad de Astorga.
Como sala expositiva, dentro de la visita al museo, está incluida la Capilla de Santa María, de gran valor arquitectónico debido a que formó parte de la antigua catedral románica, y que alberga una interesante colección de bustos de obispos astorganos.