Il Museo Diocesano di Pienza, ospitato all'interno del Palazzo Vescovile o Palazzo Borgia, nasce dal nucleo del già ricchissimo Museo della Cattedrale, integrato da numerose opere d'arte provenienti da altre chiese del territorio.
Tra le opere d'arte più importanti qui conservate ci sono le tavole del Trecento come la "Madonna con bambino" di Pietro Lorenzetti, detta "Madonna di Monticchielo", ma anche un Crocifisso di Segna di Bonaventura ed una "Madonna con Bambino" di Bartolomeo Bulgarini. La tavola rappresentante la "Madonna della Misericordia", di Bartolo di Fredi, risale al 1364 ed era originariamente conservata nel Battistero pientino.
Particolarmente presenti sono le opere della scuola senese del XV secolo, considerate di grande pregio. Da Spedaletto proviene la tavola del Vecchietta con la "Madonna in trono fra i Santi Biagio, Giovanni Battistia, Nicola e Floriano", dipinto realizzato fra il 1463 e il 1464 e splendido esempio di pala rinascimentale.
Di rilievo anche la cinquecentesca "Madonna della Misericordia" di Luca Signorelli, così come le sculture lignee policromate di Domenico di Niccolò dè Cori. Sono esposte anche altre opere della scuola senese realizzate nei secoli successivi, come lavori di Vincenzo Rustici, Francesco Rustici, Bernardino Mei e Giuseppe Nicola Nasini.
Molto importante, a completare questo ricco museo di Pienza, è la raccolta di oggetti di oreficeria, che va dal XIII al XIX secolo, fra cui spiccano gli arredi liturgici donati da Pio II alla cattedrale: il bellissimo pastorale, una mitria, un turibolo con navicella e un secchiello.
Il pezzo più pregiato del museo è il cosiddetto Piviale di Pio II, paramento liturgico con ventisette Storie della vita della Vergine, di santa Margherita d'Antiochia e di Santa Caterina d'Alessandria, di manifattura inglese.
