Aperto nel 2000 in continuità col Museo del Vino, riprende in chiave storica una specifica, importante tradizione di coltura e cultura dell'olivo e dell'olio. Le sale sono 11, distribuite su tre livelli. Vi si illustrano le caratteristiche botaniche dell'olivo, le coltivar più diffuse in Umbria e le tecniche di coltivazione in un percorso museale sul filo degli usi dell'olio: nell'alimentazione, nei rituali religiosi e nell'immaginario popolare, nell'economia, come fonte d'illuminazione, nella cosmesi, in medicina. Particolarmente preziosa la raccolta di lucerne a olio dall'età arcaica al neoclassicismo e le macchine olearie (dal V sec. a.C. ai moderni sistemi).