Il Museo diocesano è sorto come strumento per contrastare, da un lato, lo stravolgimento e la quasi totale cancellazione della bimillenaria storia di Pozzuoli, a causa della trasformzione così profonda e repentina della diocesi di Pozzuoli durante il XX sec. e, dall’altro, consentire uno studio più approfondito delle tradizioni cristiane dei Campi Flegrei.

L'itinerario museale racconta la storia del territorio diocesano a partire dalla sua prima evangelizzazione, attraverso le opere d'arte e la suppellettile liturgica. Di rilievo:

- Madonna e San Giuseppe (XVI secolo), sculture lignee, attribuibile a Pietro Belverte, provenienti dalla chiesa di Santa Maria della Consolazione.
- Busto di san Gennaro (1720 circa), opera di Carmine Lantriceni.
- Reliquiario a busto di san Procolo (1731), in argento, di Domenico De Blasio.
- Ecce Homo (XVII secolo), olio su tela, di ambito fiammingo, proveniente dalla sagrestia della Chiesa di San Michele a Monte Sant'Angelo.
- Ritratto di don Domenico d'Oriano (seconda metà del XVIII secolo), di Giacinto Diano, proveniente dalla Chiesa di San Raffaele.
- Ritratto del vescovo Alfonso Castaldo (1934 - 1966), opera di Vicenzo Ciardo.
- San Francesco invia Sant'Antonio a predicare (XVII secolo), olio su tela, opera di Paolo Domenico Finoglio, proveniente dalla cappella abbattuta dedicata a san Procolo nella cattedrale.