Den Grundstock für das Diözesanmuseum legte 1901 Sebastian Mutzl mit der Stiftung seiner Sammlung christlicher Kunst, seit 1982 hat das Museum eine neue Heimat in den historischen Räumen über dem Domkreuzgang, die von Karljosef Schattner umgebaut und eingerichtet worden sind. Zwölf Ausstellungsräume vermitteln hier ein umfassendes Bild von der mehr als zwölf Jahrhunderte umfassenden Geschichte des Bistums, seiner tragenden Persönlichkeiten und der hier entstandenen Kunst.
Die Exponate sind nach thematischen Gesichtspunkten geordnet. Raum I beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Organisation des Bistums, seinen Bischöfen, Klöstern und Wallfahrtsorten. Als herausragende Exponate sind die sog. Gewänder des hl. Willibald zu nennen. In Raum II wird die vielschichtige Baugeschichte des Domes demonstriert. Weitere Räume beschäftigen sich mit Heiligenverehrung, Passion Christi und Märtyrern. Eine eigene Abteilung ist der Marienverehrung gewidmet. In Raum XI sind prunkvolle Goldschmiedearbeiten, vor allem aus dem Dom, Reliquiare und Insignien ausgestellt. Im ausgemalten ehemaligen Kapitelsaal sind die bedeutenden spätmittelalterlichen Tapisserien zur Legende der hl. Walburga zu sehen.
Es werden regelmäßig Sonderausstellungen präsentiert.
