Installé dans l'ancienne halle aux grains réaménagée de 1967 à 1970 par Louis Miquel, disciple de Le Corbusier, le musée est cité comme l'un des dix plus grands musées de France. Il présente des collections de peintures, sculptures, dessins, orfèvrerie, faïences, tapisseries et autres objets d'art.
Avec 5 550 feuilles, son Cabinet de dessins est considéré comme l'un des plus riches. Ses remarquables collections archéologiques participent également à sa renommée. En 1694, l'abbé Boisot, lègue l'ensemble de sa collection privée à la condition qu'elle soit présentée au public deux fois par semaine. C'est ainsi qu'est créée la plus ancienne collection publique de France, un siècle avant le Louvre !
Depuis le musée n'a cessé d'enrichir sa collection grâce aux dons de collectionneurs, pour la plupart bisontins.
