Zbiory muzealne zapoczątkowały zabytki z katedry płockiej oraz darowizny: ks. Tomasza Kowalewskiego i prof. Franciszka Tarczyńskiego.
W latach 1929-1930 muzeum rozbudowano wg projektu Franciszka Morawskiego. W miejsce rozebranych spadzistych dachów powstała górna kondygnacja w formie attyki ze szklanym dachem nad główną salą.
Zbiory muzealne powiększają się o przywożone z kościołów diecezji płockiej zabytki, które przestały służyć kultowi religijnemu, a posiadają wartość historyczną lub artystyczną. W muzeum zgromadzono wiele różnorodnych dzieł sztuki. Do najcenniejszych eksponatów należą: rękopisy (w tym Biblia Płocka z XII wieku) i dokumenty, zbiór mazowieckiej rzeźby średniowiecznej, złotnictwo, kolekcja pasów kontuszowych i szat liturgicznych oraz bogate zbiory malarstwa.
W 2008 Muzeum Diecezjalne otrzymało nową powierzchnię użytkową znajdującą się w dawnym opactwie benedyktyńskim w Płocku. Od kwietnia 2009 roku muzeum nosi imię swojego założyciela arcybiskupa Antoniego Nowowiejskiego. W nowej siedzibie znalazły się takie bezcenne zabytki sztuki sakralnej jak Herma św. Zygmunta, Kielich Księcia Konrada, Kielich Ferdynanda Wazy.
Muzeum czynne jest od wtorku do soboty.
W pobliżu warto zobaczyć:
- „Muzeum secesji” w Muzeum Mazowieckim
- Spichlerz – oddz. Muzeum Mazowieckiego
- Pomnik Bolesława III Krzywoustego na Starym Mieście
W pobliżu można zjeść w:
