Il Museo degli ex voto fu inaugurato il 22 dicembre del 1978 ; fu realizzato per raccogliervi tutto ciò che, di bello e prezioso,era disperso nel complesso monumentale, onde i visitatori ne potessero godere le bellezze e i tesori stessi fossero più sicuri.Il contenuto del Museo è vario, ma ciò che maggiormente attrae l'attenzione dei visitatori è costituito da 206 tavolette dipinte di ex voto raffiguranti i miracoli della Madonna della Quercia, la cui cronologia va dal 1490 al 1730. Ma oltre a gli ex-voto si potranno contemplare un busto del Redentore di Giovanni della Robbia, una raccolta completa di statue di bronzo, raffiguranti Cristo e i 12 Apostoli, opera eseguita da fonditori romani intorno alla metà del 1600, Sono esposti alcuni corali del 1500 con deliziose miniature, pergamene con lettere e brevi di Pontefici, paramenti sacri . Inoltre in apposite vetrinette vasi sacri come calici, pissidi, ostensori ealcuni ex voto d'argento, raffiguranti personaggi che dalla Madonna della Quercia furono miracolati