La collezione museale conserva opere dal XV al XX secolo e inoltre arredi, paramenti sacri ed una ricca sezione dedicata agli ex-voto: splendidi fili di una storia che intreccia tante vicende personali o collettive, che testimoniano il plurisecolare rapporto che lega il santuario alle persone che quassù salgono a deporre la loro fiducia e speranza.
La prima sala che accoglie i visitatori è stata fino ai primi anni del XVIII secolo un'ariosa altana affrescata, detta il “Belvedere”. Da un lacerto di affresco raffigurante la Vergine inginocchiata e orante, sono ancora visibili i segni del passaggio dei pellegrini che qui molto probabilmente trovavano ristoro; in seguito tra il 1707 e il 1708, per iniziativa e munificenza del p. Ferdinando Maria Gabrielli, priore del convento in vari periodi dal 1704 al 1746, fu ricostruita un’ampia sala, da dove ancora oggi si può godere di uno splendido panorama verso la “Valle del silenzio” e i colli berici.
Il percorso inizia con alcuni dipinti che svelano l’iconografia dell'apparizione della Vergine sul colle berico ad un’umile donna, Vincenza Pasini: fatto miracoloso avvenuto il 7 marzo del 1426 e ripetutosi poi il 1 agosto 1428, su cui si fondano le radici della costruzione del santuario.
La successiva sala viene detta “dei Consultori della Repubblica Veneta” ritratti in ovali che compaiono entro delicati stucchi sulle sovraporte, che raffigurano teologi dell'Ordine dei Servi di Maria. Tra questi spicca fra Paolo Sarpi (1552-1623), noto storico, giurista e polemista, autore della celebre Istoria del Concilio tridentino, che aveva difeso le prerogative del governo veneziano dall'ingerenza del papato. Oltre a lui si possono riconoscere i padri Fulgenzio Micanzio, Francesco Emo, Celso Viccioni, Odoardo Valsecchi, Paolo Celotti e Enrico Fanzio. Tra i volti dei Consultori, osservano dall'alto anche dieci busti in pietra di alcuni padri Generali dell'Ordine elevati all'alta carica tra il 1652 e il 1716; la decorazione della sala è volta a celebrare non solo il prestigio religioso e politico dell'Ordine, ma anche la sua elevata qualità culturale. Alle pareti si ammirano gli affreschi del vicentino Francesco Aviani (1662-1715) raffiguranti alcuni paesaggi, mentre al centro di questo ambiente si può osservare l’originale orologio mondiale che fu realizzato a Monte Berico da p. Agostino Barberini nel 1876 e premiato all’Esposizione vaticana nel 1888. Poi il percorso continua in una piccola stanza quadrata di chiaro gusto tardo-ottocentesco, dove tra gli ovali grandi raffiguranti vari personaggi, si scorgono cinque tavolette con figure di mendicanti: opere inedite di cui è stato fatto il nome di Matteo Ghidoni, o Gidoni, artista di origine toscana, trasferitosi a Padova poco dopo il 1650, che ha introdotto nel Veneto le tematiche popolaresche della pittura dei “Bamboccianti”. Nelle ultime sale la visita alla ricca collezione di tavolette votive permette al visitatore di leggere visivamente diverse pagine di storia e di ammirare l’evoluzione dell’iconografia della Vergine nel corso dei secoli.
