Il Museo, inaugurato nel 1987 e progressivamente ampliato negli anni, ha sede al piano superiore del grande loggiato eretto da Gherardo Silvani (1634) a ridosso della facciata del santuario dalle origini leggendarie, abbellitosi e arricchitosi nel corso di secoli di devozione fervida per l’immagine della Vergine col Figlio che vi si conserva ancor oggi all’interno.
Si tratta di un’antica icona, ridipinta nel 1758 da Ignazio Hugford, che, considerata protettrice di Firenze, veniva trasferita in città nei momenti più gravi delle sue vicende storiche, con grande concorso di popolo: la gara di generose donazioni che i granduchi medicei e le più nobili famiglie toscane ingaggiarono nel tempo per dimostrare riconoscenza alla Madonna fu tale da costituire nel corso dei secoli quello straordinario patrimonio artistico al quale appunto è dedicato il museo.
Tre sono le principali categorie cui appartengono gli oggetti esposti: oreficerie, tessuti e codici miniati, tutti di qualità straordinaria.
Alla prima sezione, davvero imponente, è dedicata la sala principale intitolata al già citato Gherardo Silvani, nella quale l’argento e il cristallo di rocca spiccano con i loro sontuosi riflessi. Oltre alla splendida serie di vasi votivi, si segnalano la Croce astile attribuita addirittura a Lorenzo Ghiberti (1425 ca.), il Reliquario della Santa Croce (1620) attribuito al famoso orafo Cosimo Merlini che l’avrebbe eseguito su commissione di Maria Maddalena d´Austria, moglie di Cosimo II de’ Medici.
Prezioso anche perché rievoca a sua volta un grande capolavoro di scultura, è il Reliquiario di San Sisto (1614) di Simone Pignoni, che ripropone in argento le forme raffinate del sarcofago eseguito dal Verrocchio per la Sagrestia vecchia di San Lorenzo a Firenze. La traslazione dell’icona della Vergine nel 1633, come quella del 1711, diede luogo a una serie ricchissima di doni esposti in questa sala, ai quali va aggiunto quanto meno il Paliotto d’altare donato da Cosimo III de’ Medici ed eseguito da Cosimo Merlini su disegno di Giovan Battista Foggini (esposto all´interno della basilica sull’altare della Vergine).