Das Diozösen-Museum für religiöse Kunst in San Miniato ist in den an die Kathedrale angrenzenden Räumlichkeiten beheimatet, in denen sich früher die Sakristei befand, und sammelt Skulpturen, Gemälde und Objekte der sogenannten niederen Künste aus den verschiedenen Kirchengemeinden der Diozöse, um sie zu bewahren und aufzuwerten.
Den Kern der Sammlung bilden Werke aus der Kathedrale von San Miniato, der Kirche und dem Kloster San Francesco, der Kirche San Jacopo und Lucia und der Kirche Santo Stefano. Die Gemälde aus dem 17. Jahrhundert hat Kardinal Alessandro Sanminiatelli dem Pfarrhaus von Montecastelli hinterlassen (1910).
Einige von den Bildern seien genannt: darunter eine Santa Caterina d’Alessandria (Heilige Katharina von Alessandria), die Jacopo di Cione zugeschrieben wird (1370), zwei Werke des Florentiners Neri di Bicci (1418-1492), zwei wunderschöne Szenen der Passion Christi eines unbekannten flämischen Meisters aus dem späten 16. Jahrhundert sowie der Giovanni Bilivert (1585-1644) zugeschriebene San Francesco morente (Der sterbende Franziskus). Des Weiteren stechen die Tafeln von Giroldo di Jacopo da Como (1274) aus der Kathedrale hervor sowie die Terracotta-Büste des Erlösers, die zunächst dem Umfeld Verrocchios zugeordnet wurde und heute dessen Schüler Agnolo di Polo zugeschrieben wird. Unter den Objekten der sogenannten niederen Künste sei auf die 31 Keramikschalen vom Ende des 12. Jahrhunderts hingewiesen, die aus einer nordafrikanischen Werkstatt stammen und der Fassade der Kathedrale entnommen wurden.
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