Muzeum zostało założone 25 października 1888 roku przez ówczesnego rektora tarnowskiego seminarium duchownego ks. Józefa Bąbę.
Muzeum Seminaryjne Sztuki Kościelnej w Tarnowie – bo taka była wówczas nazwa – działało w budynku uczelni. Jak mówi dyrektor ks. dr Piotr Pasek do muzeum trafiły eksponaty, które znajdowały się m.in. na parafialnych strychach.
– Ks. Józef Bąba napisał w swoim pamiętniku, że do seminarium popłynęły eksponaty jak z rogu obfitości. Były to bardzo liczne zbiory. Te eksponaty znajdowały się zazwyczaj na strychach, dzwonnicach i służyły niejednokrotnie jako doskonały środek opałowy. Ks. Józef Bąba wpisał się mocno w nurt muzealnictwa powstającego na ziemiach polskich i miał na celu obudzić ducha narodu polskiego w rzeczywistości niewoli, pod zaborami.
Najstarszym eksponatem w muzeum jest pochodząca z XIII wieku rzeźba głowy św. Jana Chrzciciela na misie.
Eksponaty muzeum to m.in. gotycka rzeźba i malarstwo z terenu Małopolski, tkaniny kościelne m.in. ornaty, sztuka ludowa, w szczególności obrazy malowane na szkle z całej Europy i innych kontynentów, oraz dzieła sztuki z przełomu XIX i XX wieku.
Siedziba placówki, czyli zabytkowe kamieniczki z XVI wieku, w sąsiedztwie tarnowskiej katedry są remontowane, dlatego Muzeum Diecezjalne mieści się teraz w auli w budynku katechetycznym parafii katedralnej.
Obchody 135-lecia powstania Muzeum Diecezjalnego w Tarnowie odbędą się 9 listopada. Będzie Msza św., wykłady a także wręczenie złotego medalu Zasłużony Kulturze Gloria Artis prof. Maciejowi Bieniaszowi.