Il museo, situato in una struttura rustica, il Casalone, adiacente alla chiesa di S. Verdiana ricostruita all'inizio del Settecento sul luogo di un'antica pieve, raccoglie dipinti e arredi provenienti da chiese dei dintorni e dal patrimonio del santuario. Comprende la sezione di dipinti del XIII-XIV secolo (S. Verdiana tra due serpi, tavola di pittore senese del XIV secolo, Madonna col Bambino, attribuita a Giotto-Cimabue); la sezione dei codici miniati (messale del XIII secolo, antifonari del XIV secolo); la sezione delle sculture e dei dipinti del XV-XVI secolo; la sala dei paramenti e degli arredi liturgici (pianete, paliotti, candelieri in argento); la sezione dei dipinti del XVI-XVIII secolo; la sezione dell'oreficeria (croci quattrocentesche, calici, bacili in argento).