Museu
Através de um portal rococó do final do século XVIII, e selado por uma tiara e as chaves pontifícias, acede-se às salas do museu, divisões realizadas no final do século XVI com projeto de Juan Bravo.
A primeira delas, conhecida como o antigo vestiário dos cónegos, é uma sala coberta por uma alta abóbada de arestas sustentada por mísulas classicistas. Esta sala está dividida em dois níveis. Na parte inferior, há uma série de vitrinas com diversos documentos, livros de cânticos, mitras, anéis, peitorais, arquetas com relíquias e um Cristo crucificado com peanha rococó. No centro da sala encontramos uma grande vitrina que contém uma reprodução gráfica, em tamanho real, da Toalha Sagrada da Última Ceia, relíquia conservada nesta Catedral.
Aceda à parte superior onde se destaca a Virgem coroada pelos anjos, obra de Lucas Mitata de 1595, que presidiu o antigo retábulo-mor. Das vitrinas destacamos os dois ostensórios puristas com relíquia do Santo Espinho, da primeira metade do século XVII, e a cruz de altar com relíquia do Lignum crucis, de finais do século XVI.
Sala Capitular
Passe à segunda sala, antiga Sala Capitular, coberta por uma cúpula sobre pendentes, onde se pode admirar uma coleção de copos sagrados (cálices e cibórios), juntamente com custódias, galhetas, documentos gráficos e um fato composto por capa, casula e dalmática, conhecida como o Terno Toledano, por ter sido confecionado nesta cidade em 1725 por Alonso de Medrano em tecido de ouro.
No centro destaca-se a relíquia mais importante das que se guardam nesta Catedral, a Toalha, que a tradição relaciona com a Última Ceia e a instituição da Eucaristia. Está guardada numa arqueta de prata barroca realizada em 1678 e doada pelo bispo frei Francisco Sarmiento de Luna.
Por último, acedemos à terceira sala, conhecida como a sala do tesouro, onde encontramos cópias de plantas e planos das diferentes fases de construção, tanto da catedral como da torre. Na única vitrina podemos ver um fato composto por capa, casula e dalmática, conhecido como o Terno do Pelicano, fabricado nas oficinas valencianas em 1870 e oferecida pelo bispo frei Pedro Núñez Pernia, de quem a casula ostenta o escudo.