Il museo, che ha sede nel quattrocentesco Palazzo Ghisilardi, espone principalmente testimonianze del Medioevo e del Rinascimento cittadino, dai più antichi manufatti dei secoli VII-IX fino alle ricche raccolte di codici miniati, di armi, di avori, di bronzetti e di vetri.
Notevole è la sezione della scultura, con opere databili tra dall'inizio del Trecento, come alla grande statua del papa Bonifacio VIII (1301), fino a testimonianze dell'arte rinascimentale di artisti attivi a Bologna nei secoli XV e XVI, come Jacopo della Quercia, Francesco del Cossa, Vincenzo Onofri.