El Museo Diocesano de Arte Sacro se encuentra dentro de la Iglesia de San Agustín, que en 2017 fue objeto de una reorganización gracias a un legado testamentario. Además del ajuar original de la iglesia, que se ha mantenido intacto, se han colocado vitrinas y otras pinturas procedentes de iglesias del territorio volterrano.

La exposición reúne principalmente obras procedentes de la Catedral de Volterra y de otras iglesias de la ciudad, y está compuesta, además de pinturas, por objetos litúrgicos como relicarios, mobiliario y enseres.

Entre los cuadros destacan la Virgen en trono entre los Santos Juan Bautista y Bartolomé pintada por Rosso Fiorentino y la magnífica tabla que representa laAnunciación de Benvenuto de Giovanni, datada en 1466 y el busto relicario en plata y cobre dorado, atribuido a Antonio del Pollaiolo, que representa al Santo ermitaño Ottaviano.

Además de la nave principal, el museo también se encuentra a la izquierda del altar, donde se puede admirar, entre otros, un cuadro del volterrano Baldassarre Franceschini que representa a los Santos Tomás de Villanueva y Clara de Montefalco y un importante libro miniado del 1300.