Zgromadzone na dwóch kondygnacjach zbiory należą do najcenniejszych w Polsce. Znajdują się tu m.in. włócznia św. Maurycego, XII-wieczny kielich z grobu biskupa Maura, relikwiarz na czaszkę św. Stanisława, miecz grobowy Zygmunta Augusta, a także płaszcz koronacyjny ostatniego króla Polski, Stanisława Augusta Poniatowskiego.
Podczas otwarcia Muzeum Karol Wojtyła przekazał do jego zbiorów także wykonany ze srebra i skorupy orzecha kokosowego pucharek, mający według legendy należeć do królowej Jadwigi. W sali papieskiej znajdziemy również liczne pamiątki (w tym wiele przedmiotów osobistych) należące do Jana Pawła II. Muzeum nadano też jego imię.
Muzeum Katedralne zostało otwarte 28 września 1978 roku właśnie z inicjatywy Karola Wojtyły, który był wtedy jeszcze kardynałem. Mieści się ono w dawnej siedzibie Muzeum Archidiecezjalnego – Domu Katedralnym, na wzgórzu Wawelskim w Krakowie.