All’ingresso il visitatore troverà in alto un imponente architrave in pietra del sec. X, appartenuto un tempo alla Chiesa di san Lorenzo a Montalbano (Siena); al di sotto di esso diverse campane antiche, che emergono dalla terra, a rappresentare simbolicamente i numerosi campanili della Diocesi.
Oltrepassato il punto di accoglienza, il visitatore potrà salire sulla pedana centrale, disposta come un grande tappeto rosso che conduce verso l’altare. I dipinti maggiori sono esposti al di fuori della pedana, su pannelli rossi collocati a parete tra gli altari laterali: in questo modo l’architettura della Chiesa e il suo corredo di opere non sono alterate dalla nuova funzione museale.
Sulla sinistra un crocifisso il legno dipinto del sec. XIII proveniente da Castelfiorentino e, sulla destra, una cinquecentesca acquasantiera in alabastro,la pietra caratteristica di Volterra, proveniente dalla Chiesa Urbana di Sant’Andrea.

Sulla parete destra della Chiesa la tavola raffigurante la “Madonna in trono e Santi”, opera di Domenico di Michelino, pittore fiorentino del XV secolo.
Al centro della pedana, il busto in terracotta invetriata del papa e martire San Lino, patrono della Diocesi di Volterra, realizzato tra i sec. XV-XVI da benedetto Buglioni.
Avvicinandosi verso l’altare, sempre a destra, lo splendido ciborio in alabastro del sec. XVI, dalla caratteristica forma a tempietto circolare con colonne; mentre sulla parete della Chiesa, unita con la sua predella, la magnifica tavola raffigurante “L’Annunciazione” di Benvenuto di Giovanni, datato 1466.
Sempre al Centro della pedana, il busto reliquiario in argento e rame dorato, attribuito ad Antonio del Pollaiolo, raffigurante il Santo eremita Ottaviano, anch’egli protettore della città di Volterra; quindi una serie di antichi paramenti sacri, realizzati in pregiati tessuti, che accompagnano il visitatore, come in una processione, nel suo percorso di avvicinamento all’altare.
Nella cappella dei Santi Innocenti, a destra dell’altare maggiore, uno dei due capolavori di Giambattista di Jacopo, detto “Rosso Fiorentino”: la “Madonna in trono tra i Santi Giovanni Battista e Bartolomeo”, eseguitone 1521 per l’antica Pieve di Villamagna.

Nella cappella alla sinistra dell’altare maggiore si trova invece la tavola del più grande pittore volterrano del ‘600, Baldassarre Franceschini, raffigurante i “Santi Tommaso di Villanova e Chiara di Montefalco”, che fa da cornice al tabernacolo dove si conserva la reliquia delle sante Spine della corona di Cristo.
Nell’ultima vetrina di sinistra, sulla pedana, un prezioso antifonario in due volumi, riccamente miniato nel 1300 da un monaco agostiniano.
Sulla parete della Chiesa si apre la porta che conduce alla sacrestia, conservata con gli originali mobili seicenteschi e con due vetrine dove si possono ammirare preziose opere di oreficeria, anche moderne.

Rientrati in Chiesa, infine,avviandosi verso l’uscita, merita una sosta la “Madonna in trono tra Santi Pietro e Paolo, tavola dipinta nel 1545 per la piccola chiesa rurale di Ulignano da Daniele Ricciarelli da Volterra, meglio conosciuto come il “Braghettone” per aver vestito gli ignudi della michelangiolesca Cappella Sistina.