Die Sammlung von Dr. Antonio Brighetti, die der in Bologna verehrten Jungfrau gewidmet ist, bildet den Kern des Museums, ergänzt durch Gegenstände aus dem Besitz des Heiligtums und von Privatpersonen sowie durch Nachbildungen von Objekten und Dokumenten anderer städtischer Kultureinrichtungen, die zusammen die außergewöhnliche Geschichte dieses heiligen Bildes umfassend beschreiben. Im Erdgeschoss führt der Schulungsraum in den Ausstellungsweg ein, der sich dem Bild und seiner Geschichte widmet. Diese beginnt im zwei Volumen umfassenden Rundsaal, wo ein eindrucksvolles, vergrößertes Bild der Ikone zu sehen ist.
Die Inhalte fassen Geschichte und Legende zusammen: vom Transport der Madonna nach Bologna bis zu den 1991 durchgeführten wissenschaftlichen Untersuchungen an der Tafel, die eine ältere und wertvolle Zeichnung aus dem 9.–10. Jahrhundert enthüllten. Der erste Stock ist dem Heiligtum von San Luca und dem Portikus gewidmet; die Ausstellung wird durch ein Video über die jüngste Restaurierung sowie ein hölzernes, barockes Modell des Gotteshauses eingeleitet. Anschließend erzählen Tafeln und Vitrinen die Geschichte des Kirchenbaus: Drei Kirchen folgten einander, während die Bedeutung und die Verehrung der Madonna von San Luca wuchsen und sich verbreiteten. Zudem wird die Planung des Portikus dargestellt, der die Ebene mit dem Hügel verbindet, ein weiteres Denkmal, das ebenfalls von Bürgern und Gläubigen initiiert und finanziert wurde.
Im nächsten Saal zeigt ein Video mit Deckprojektion die Abläufe der Prozessionen über die Jahrhunderte, während an den Wänden Vitrinen die Programme der Prozessionen mit Originaldrucken aus dem 18. Jahrhundert ausstellen. Die Räume des oberen Turms sind auf zwei Ebenen angelegt: die erste ist dem Thema Prozessionen gewidmet, die zweite der Geschichte des Kultes der Seligen Jungfrau von San Luca.
Ausgestellt sind Zeremonialgeräte sowie Beispiele für Gegenstände und Kuriositäten aller Art, von barocken Statuen aus Pappmaché, die das alte Baldachin schmückten, über die Deckenmäntel der Ikone bis hin zu devotionalen Ex-Votos.
