Situado en el interior del templo, es uno de los más ricos de la provincia, con mas de 20 obras de orfebrería de gran belleza:

Destaca la Custodia de Plata del orfebre Juan Olcina (1414), extraordinaria obra de categoría internacional y quizá la más bonita de España.

El museo está a 50 metros de la casa rural Thiar Julia.

Describamos algunas características de esta única custodia.

La tipologia de la custodia responde a la que se va adaptar para mostrar la Sagrada Forma después de la instauración de la festividad del Corpus Christie, por el Papa Urbàno IV en 1264, y la posterior reedición por Juan XXII en 1317, realizando la sustitución de la cruz cimera por un viril (vidrio transparente que permitía ver la Santa Forma).

Custodia de Traiguera.

Se conseguía así cumplir la doble funcionalidad de guardar les sagradas formes y al mismo tiempo, exponer la hostia consagrada.

Esta pieza realizada hacia 1415 por Juan Olzina (padre), platero con punzón de la villa de San Mateo. La pieza constituye un hito en la orfebrería gótica valenciana. La tipología de custodia-arqueta fue muy habitual en la Corona de Aragón durante esta etapa, permitiendo la doble función de albergar las sagradas formas y exponer el Santísimo.

La estructura se compone de un pie mixtilíneo, restauración realizada hacia finales del s XV y que podemos ver también en la custodia de Xàtiva; un nudo con una estructura arquitectónica en degradación al estilo de las macollas de las cruces procesionales valencianas; una moldura que se extiende en dos brazos rematados por ángeles, símbolo de pureza; la arqueta, a modo de galería de arcos y contrafuertes donde se hospedan las figuras de los apóstoles; el araceli, rematado por una exuberante estructura de agujas que albergan la figura del Padre Eterno y los ángeles músicos; el crucifijo en la cimera.

Teniendo en cuenta su función litúrgica, a lo largo de los siglos la obra se vio expuesta a numerosas intervenciones: la sustitución del sistema de encaje por un eje de hierro con rosca que inutilizaría la arqueta; la pérdida de figuras del apostolado que fueron sustituidas por otras sin más; la desaparición de las figuras del pie del Antiguo Testamento probablemente durante la francesada; la eliminación de dos de los soportes dorados del pie, a fin de exponerla en un manifestador rectangular; añadidos de ceras, resinas, plástico y estaño para sujetar partes desprendidas.

Se restauró con motivo de la exposición de la luz de la imágenes y en su recuperación y puesta en valor de esta custodia para el culto, se pretendió transmitir el espíritu que hace 600 años la hizo posible: la estima por los metales nobles como signo de pureza, la belleza de Dios manifestada en el primoroso trabajo de sus criaturas.

Estudio del especialista Josep Lluis Gil Cabrera

Asimismo se encuentran en este extraordinario museo, se conservan cuatro únicas y extraordinarias piezas que el Papa Luna utilizó en sus ritos religiosos.

Copón de Aviñón, de plata sobredorado, hecho a finales del siglo XIV en talleres provenzales, punzón de Aviñón.

Cruz Procesional del «Papa Luna», de plata sobredorada y cristal de roca, realizada a finales del siglo XIV en talleres franceses.

Tapas de evangeliario, de plata repujada y cincelada, de finales del siglo XIV, con punzón de Perpignan.

Arqueta renacentista de marfil del siglo XV, los talleres venecianos de Embriachi el Viejo, decorada con escenas mitológicas y de la vida cotidiana.

Arqueta de hueso y marfil veneciano del renacimiento italiano siglo XV, obra de los talleres de Embriachi el Viejo.

La cruz procesional del Papa Luna, de plata sobredorada y cristal de roca, trabajada entre 1395-1415 .

Copón del Papa Luna.

Tapas de evangeliario, de plata repujada y cincelada, de finales del siglo XIV, con punzón de Perpiñán.

Otras piezas son:

Una Cruz Procesional mayor de plata  labrada entre abril de 1415 y enero de 1419 por Bernat Santalinea Astruch.

Una Cruz Procesional menor (1476-1526), además de tallas policromas, restos del retablo del Santuario de la Virgen e interesantes testimonios ibéricos y romanos.

Cruz procesional mayor.

También se exponen tallas en piedra: capiteles góticos de fines del siglo XIV procedentes de la primitiva ermita de la Virgen, Jesús en brazos de María de 1850, procedente de la cruz cubierta del Santuario, monedas romanas, cerámica.