Spektakuläre Funde wurden bei archäologischen Grabungen im Zuge der Bremer Dom-Restaurierung gemacht. Zum Vorschein kamen mittelalterliche Bischofsgräber, ausgestattet mit Grabbeigaben, Textilien und Bischofsgewändern, die in erstaunlich gutem Zustand geborgen werden konnten. Das Dom-Museum macht diese historischen Schätze zugänglich und stellt sie in klimatisierten Räumen aus. Zudem zeigt das Museum christliche Kunst vom Mittelalter bis zur Neuzeit. Hierbei liegen die Schwerpunkte zum einen auf spätmittelalterlichen Plastiken und Wandmalereien, zum anderen auf Altargemälden des 16. Jahrhunderts.

Zeitgenössische Darstellungen, Pläne und Rekonstruktionen belegen die wechselvolle Baugeschichte des Doms. Welche Rolle er sowohl in der Bremer als auch in der europäischen Kirchengeschichte spielt, erläutert das Museum in Texten und Schautafeln.