Il patrimonio del museo fue ordenado por Tito Azzolini en 1894 en dos ambientes en la planta baja de la Fabricería de la Basílica de San Petronio, donde en el siglo XVI había sido expuesto el núcleo original de la colección constituido por los proyectos para la finalización de la fachada propuestos por Peruzzi, Giulio Romano, Vignola, Cristoforo Lombardi, Domenico Tibaldi, Palladio y Terribilia.
Nella stessa sezione confluirono il modellino ligneo dell’Arriguzzi del 1513, i due modelli in legno e stucco per la volta centrale, eseguiti da Floriano Ambrosini nel 1592. Oltre alla documentazione sul cantiere di San Petronio, il museo conserva opere d’arte, oggetti liturgici, graduali e antifonari miniati.
Di particolare pregio i corali di Martino da Modena, G.B. Cavalletti e Taddeo Crivelli (secc. XV -XVI); quattro rilievi di Properzia de Rossi (1525), la statua in marmo di ‘S. Procolo’, dovuta per la parte superiore ad Alfonso Lombardi, e gli strumenti per la meridiana del Cassini (1655), restaurata da Eustachio Zanotti.
Entre las orfebrerías más interesantes se señalan dos cofres del taller de los Embriachi (siglo XV) y una cruz astil en plata repujada del boloñés Battista del Gambaro (1547), además de preciosos relicarios, entre ellos el Relicario de Santa Rosalia y de San Antonio de Padua. En el primer piso de la Fabricería se encuentra el archivo de la famosa Capilla Musical de San Petronio, con manuscritos del siglo XV al XVIII. En el segundo piso se conservan dos tablas de Simone dei Crocefissi, fragmentos de frescos y un plano de la basílica atribuido a Arriguzzi.
