Los fondos del museo contienen colecciones de pintura mural, pintura sobre madera, escultura, tejidos, indumentaria, orfebrería, además del fondo documental y objetos para la liturgia en general. Las obras, procedentes de todas partes de la diócesis, corresponden a los estilos románico, gótico, renacentista, barroco y del arte del siglo XIX. Destacan aquellas que formaban parte del Tesoro de la Catedral, como el cáliz del obispo Galceran de Vilanova o el Beatus de Liébana, el códice del siglo X, conservado en el archivo del cabildo.

El Museo Diocesano de Urgell nació de una exposición temporal que se realizó en 1957 con los objetos del Tesoro de la Catedral. El éxito de esa exposición dio pie a la creación del museo, que progresivamente fue incorporando piezas de las parroquias del obispado. En 1988 se amplió y reformó la colección al incluir los artículos de la antigua Casa del Decanato. Actualmente se trabaja para modernizar la museográfia y dotar al conjunto catedralicio de un nuevo discurso.