El Museo Diocesano, inaugurado en 1927 por el Arzobispo Alessandro Lualdi, está ubicado dentro del Palacio Arzobispal de Palermo construido a mediados del siglo XV por el Arzobispo Simone Beccadelli de Bolonia. De la planta del siglo XV, aún hoy son visibles algunos elementos góticos, como el portón con el escudo de armas de su fundador. El Palacio ha sufrido varias reformas a partir del siglo XVI, visibles tanto en la fachada como en el interior, que en el siglo XVIII se convirtió en uno de los más suntuosos de Palermo.
El Museo Diocesano, ubicado inicialmente en el segundo piso del edificio, en la década de 1980 fue trasladado, a instancias del entonces cardenal Salvatore Pappalardo, a las salas de recepción, actualmente en restauración, que dan a Via Matteo Bonello y donde todavía se encuentra en la actualidad.
La colección inicialmente incluía solo las esculturas presentes en el interior de la Catedral antes de que sufriera las transformaciones del período renacentista y luego también incluyó obras de iglesias destruidas o abandonadas y, en los años 70-80, obras guardadas en iglesias que no eran seguras por razones de seguridad llegando así a comprender ocho siglos de historia de la iglesia de Palermo desde el siglo XII al siglo XIX