Cerrado en 1969 por obras de restauración de la Catedral fue abierto en 1975 como Museo Diocesano por el obispo Javier Oses Flamarique en la iglesia que, en el siglo XIX, fue construida en el centro de los claustros, como Parroquia de la Catedral.
Por patrocinio de este obispo fue totalmente remodelado entre 1997 y 2001, con proyecto del arquitecto restaurador Joaquín Naval Mas, y programa museográfico del Historiador del Patrimonio Artístico y Director del Museo, Antonio Naval Mas.
Las obras expuestas están repartidas entre la Sala capitular, Claustro gótico e Iglesia parroquial de la Catedral de Huesca, donde están instaladas respectivamente las salas de Orfebrería, Arte Medieval y Arte del Renacimiento y Barroco. Con una extensión total de mil metros cuadrados, las diferentes espacios han sido adaptados de acuerdo con las directrices museográficas actuales relativas a exposición, seguridad, iluminación y didáctica. En el momento actual está en proceso de acondicionamiento otra sala instalada en los restos del claustro románico.