El Museo Diocesano ocupa las tres primeras plantas del Palacio Episcopal, edificio adosado a la Catedral en su costado sur, y está formado por 10 salas que muestran más de 200 piezas provenientes de fondos de la Catedral y de numerosas parroquias de la Diócesis de Cuenca.
En el Zaguán de la planta de entrada al Museo se encuentran varias obras: esta campana, un tapiz, unas grandes puertas mudéjares de madera y la pieza destacada temporal.
En las vitrinas de la Sala 5 hay una colección de diversa orfebrería conquense procedente de múltiples parroquias de la Diócesis, entre ellas una serie de cruces procesionales.
Tanto la sala 2 como la 3 y la 4 están dedicadas al Renacimiento. En esta sala 2 figuran diversas obras renacentistas, mientras que la siguiente sala renacentista nº 3 está dedicada al pintor conquense Martín Gómez, y la sala 4 a ocho tablas de Juan de Borgoña.
A esta sala del renacimiento se la denomina de Martín Gómez el Viejo ya que en en ella hay 4 tablas de este pintor renacentista conquense, aunque también hay una obra esculpida por Esteban Jamete y una talla de Diego de Tiedra.
En esta cuarta sala, igualmente renacentista, se expone una colección de ocho óleos sobre tabla procedentes del retablo del Convento de Dominicos de Carboneras de Guadazaón, pinturas que fueron realizadas por Juan de Borgoña,y que suelen datarse entre 1.500 y 1.504, mostrando el conjunto un programa iconográfico de tipo mariano.
En el sotano del Palacio Episcopal se encuentra en una cámara acorazada la Sala 5 del Tesoro que custodia este Museo Diocesano.
Se guardan en ella las piezas de Orfebrería más valiosas de la Diócesis, distribuidas en 3 salas y una zona de vitrinas.
La primera cámara denominada Sala 1 expone orfebrería varia de plata y frente a ella vitrinas con cruces. En la Sala 2 se muestran 3 obras: un Díptico y dos Grecos. Y en la sala 3 otras piezas de orfebrería.