大教堂歌剧博物馆位于大教堂的13世纪前歌剧院，这个雄伟的现代博物馆收藏了多年来从大教堂、洗礼堂以及墓园迁移过来的展品。
博物馆的精华展品是一尊10世纪的鹰头马身有翅怪兽（一半是鹰一半是马），由摩尔人的巧匠以青铜打造而成。在与撒拉逊人战争之时，比萨冒险家将之掠夺至此地。还有尼古拉和乔凡尼?皮沙诺（Giovanni Pisano）的作品，后者的名作、象牙雕刻品《圣母与圣子》，原先是为大教堂的祭坛打造的。
其他展品还有油画、罗马和伊特鲁里亚的的遗物和教会的珍藏。