Il Museo Diocesano di Palermo venne aperto nel 1927 all’interno del palazzo Arcivescovile dal cardinale arcivescovo Alessandro Lualdi (1904-1927).

Al principio la collezione era costituita soprattutto dalle sculture che decoravano la Cattedrale..

Si potevano così osservare al museo rilievi rinascimentali e barocchi, ma anche altri reperti provenienti da chiese distrutte o non più utilizzate. A ciò si aggiunse un rilevante prestito di opere provenienti dal Museo Nazionale di Palermo (oggi Galleria Regionale di Palazzo Abatellis) che annoverava, tra le altre cose, pitture di Giorgio Vasari, Marco Pino e Antonio Alberti detto il Barbalonga, quest’ultima ancora oggi presente in mostra.

Dopo la Seconda Guerra Mondiale, nel 1952, il museo fu rinnovato con l’obiettivo di esporre anche i beni sopravvissuti ai bombardamenti.

Nel 1972 il museo fu nuovamente inaugurato con un terzo allestimento, le sale furono arricchite con prodotti artistici provenienti da chiese in cui non vi erano sufficienti misure di sicurezza. L’attuale allestimento, progettato dalla Soprintendenza ai BB.CC.AA. di Palermo, negli ambienti restaurati su progetto dell'arch. Salvatore Forzisi e dell'ing. Giuseppe Siragusa, è stato aperto al pubblico il 22 dicembre 2003 alla presenza del cardinale arcivescovo Salvatore De Giorgi (1996-2007).