主教座堂博物館是佛羅倫斯主教座堂廣場一帶的博物館，位在聖母百花大教堂東側、靠近後殿。它收藏原本放在聖母百花聖殿主教座堂裡的藝術品，很多人專程來看這些雕塑和建築構件。館藏裡有洛倫佐·吉貝爾蒂為洗禮堂設計鑄造、被稱為天堂之門的青銅鍍金大門，還有米開朗基羅的憐子圖。館內一樓的天堂廳重現大教堂最初入口樣貌，並展出洗禮堂三座浮雕大門。二樓的大圓頂畫廊展示布魯內萊斯基為聖母百花大教堂設計的圓頂模型。四樓的室外展區可以從高處看聖母百花教堂的圓頂。