Il Museo dell'Opera del Duomo di Pisa si trova in Piazza del Duomo, nel palazzo che fu sala del Capitolo della Primaziale, risalente al XIII secolo, seminario, accademia di belle arti e convento.
Fu inaugurato nel 1986 per ospitare il tesoro della cattedrale, i reperti rimossi dai monumenti sacri per ragioni di restauro e salvaguardia, e tutte quelle opere non più presenti dei vari edifici del complesso monumentale, ma che richiedevano uno spazio espositivo pubblico. Il museo prende nome dall'ente che gestisce il complesso monumentale, ovvero l'Opera del Duomo di Pisa.
Nel 2019, dopo alcuni anni di chiusura, ha riaperto i battenti rinnovato nell'esposizione. In questa seconda veste si privilegia la valorizzazione delle opere esposte e una selezione delle stesse. Alcune opere precedentemente esposte sono state movimentate in altri spazi, ad esempio le stampe colorate ad acquerello sugli affreschi del Camposanto ad opera di Carlo Lasinio sono state spostate al Museo delle sinopie, mentre diversi dipinti sono stati spostati presso le sale del palazzo arcivescovile. Tutta la parte archeologica e i modelli dei monumenti, sia lignei che in alabastro, giacciono, al momento, nei depositi, in attesa di una diversa sistemazione espositiva.
Dal chiostro del museo si può ammirare una splendida vista della Torre pendente.
