Dieses Museum, Museo dell'Opera Metropolitana, aber bekannter unter dem Namen Dommuseum, wurde 1870 gegründet, um die Kunstwerke aus der Kathedrale aufzunehmen, die auch "metropolitana" heißt.

Das Museum befindet sich in Räumlichkeiten, die zum neuen Dom gehören, ist vor allem wegen eines berühmten Tafelbildes bekannt, der sogenannten Maestà, die zwischen 1308 und 1311 von Duccio di Buoninsegna für den Hauptaltar gemalt wurde, wo sie bis 1505 blieb.
Die Maestà des Duccio ist eigentlich das erste Meisterwerk der Sieneser Malerei und besteht aus zwei Seiten: Auf der Vorderseite sieht man die thronende Muttergottes inmitten von Engeln, Aposteln und unten den Heiligen Schutzpatronen Sienas.
Auf der Rückseite sieht man 26 Szenen der Leidensgeschichte Christi, vom Einzug nach Jerusalem bis zum Fest von Emmaus. Unter den Bildern ist noch auf die sogenannte Madonna mit den großen Augen hinzuweisen: ein Werk aus der Mitte des 13. Jhs., vor dem die Sieneser am Vortag der Schlacht von Monteaperti, dem 4. September 1260, den Schenkungsakt ihrer Stadt an die Muttergottes vollzogen.
Außerdem zu sehen das schöne Tafelbild von Simone Martini mit dem Seligen Agostino Novello und vier von seinen Wundern, ein Bild von 1330; weiter die Mariengeburt, das Hauptwerk des reifen Pietro Lorenzetti, von 1342.
Unter den Bildhauerwerken findet sich neben den Statuen von Patriarchen, Propheten und Sybillen, die von Giovanni Pisano für die Fassade geschaffen wurden, und einer Maria mit Kind von Donatello, das schöne Relief von Jacopo della Quercia, das zwischen 1410 und 1425 datiert werden kann und auf dem man den Kardinal Antonio Casini in Anbetung der Muttergottes mit Kind sieht. Der Kardinal wird den beiden von seinem Schutzheiligen S. Antonio Abate vorgestellt.