Il Museo d'Arte Sacra, inaugurato nel marzo 2005, raccoglie le opere d'arte che furoromo realizzate a Massa Marttima durante il periodo storico più importante per la città, tra il 1300 e il 1400, quando il Comune crebbe e richiamò a se' gli artisti più ambiti e importanti del periodo e avviò una forte espansione edilizia servendosi di maestranze specializzate. Tra i nomi più importanti troviamo Giovanni Pisano, Gano di Fazio, Pietro e Ambrogio Lorenzetti.

Il museo espone opere provenienti dalla Cattedrale e dalle altre chiese della città: dipinti, tavole, bassorilievi, sculture, oreficerie e molto altro ancora e si configura come il collegamento diretto con le chiese di Massa Marittima, in particolare proprio con la Cattedrale di San Cerbone.

Nel museo si trovano infatti le sculture originali di Giovanni Pisano oggi sostituite sulla facciata del Duomo da calchi in gesso; è possibile ammirare i bassorilievi medievali che tanto hanno fatto parlare gli storici dell'arte riguardo allo stile "primitivo" che li caratterizza e dei quali è ancora ignota la provenienza.

Tra le grandi opere che il visitatore del museo ha la possibilità di ammirare citiamo il Crocefisso ligneo di Giovanni Pisano, la croce stauroteca di Andrea Pisano, le statue degli Apostoli e dei Profeti, di Gano di Fazio, il Crocifisso di Pietro Lorenzetti della vetrata della sacrestia del Duomo, una Madonna col Bambino, vicina alla maniera di Sano di Pietro (1406-1481) e un Angelo annunziante, opera di Stefano di Giovanni detto il Sassetta (1392-1450).

È la terza sala che custodisce l'opera più importante del museo e della produzione artistica di Massa Marittima, la Maestà di Ambrogio Lorenzetti (1319-1347). All'opera, che da sola richiama in città appassionati, storici dell'arte, studiosi e visitatori, è dedicata una sala a parte, con possibilità di trattenersi per ammirare in tutta comodità questa splendida pala d'altare che dopo tanet vicissitudini pare finallemte ritornata "a casa"; secondo gli storici infatti essa fu realizzata proprio per la Chiesa di San Pietro all'Orto, nei cui magazzini fu rinvenuta casualmente nel 1866.