Das Bischöfliche Dom- und Diözesanmuseum zählt mit einer Ausstellungsfläche von mehr als 3.000 Quadratmetern zu den größten Einrichtungen seiner Art in Deutschland und nimmt bundesweit den zweiten Platz ein. Besonders bemerkenswert ist die einzigartige Abfolge von Räumen aus dem Früh-, Hoch- und Spätmittelalter, in denen Kunstwerke aus einem Zeitraum von rund tausend Jahren – von etwa 500 bis 1500 – präsentiert werden. Das Erdgeschoss ist wechselnden Sonderausstellungen vorbehalten.
Im Untergeschoss des Museums erstrecken sich früh- und hochmittelalterliche Gewölbehallen, in denen Exponate zur römischen Geschichte von Mainz sowie zur romanischen und gotischen Kunst zu sehen sind. Im Obergeschoss des spätgotischen Kreuzgangs werden auf rund 800 Quadratmetern etwa sechzig herausragende Werke aus dem Spätmittelalter und der Neuzeit gezeigt.
Zum Dom- und Diözesanmuseum gehört außerdem die Nikolauskapelle mit angeschlossener Sakristei. Dieser Bereich dient der Präsentation des Mainzer Domschatzes und ergänzt die Ausstellung um bedeutende liturgische Kostbarkeiten.
