Installé dans les anciens bâtiments du couvent des Augustins, de style gothique méridional, le musée abrite d'exceptionnelles collections de peintures et de sculptures, du Moyen Âge au début du 20e s. : sculptures gothiques (14e-15e s.), peinture religieuse (14e-18e s.), peinture française (17e-19e s.) et surtout une admirable collection de sculptures romanes du 12e s. qui provient essentiellement du cloître de la basilique Saint-Sernin, du monastère N.-D.-de-la-Daurade et des bâtiments du chapitre de la cathédrale Saint-Étienne.