Kunstwerke von der Antike bis zur Gegenwart präsentiert das Museum am Dom Trier in einem reizvoll erweiterten klassizistischen Gebäude unmittelbar neben dem Trierer Dom. Als "Dom"-Museum dokumentiert es die Entwicklung der Bischofskirche mit herausragenden Objekten wie Altären und Grabmälern. Einen besonderen Schwerpunkt bilden die Funde und Modelle zum frühchristlichen Kirchenbau. Unbestrittener Höhepunkt der Sammlung stellen die sog. Konstantinischen Deckengemälde aus einem römischen Wohnpalast unter dem Trierer Dom dar.
Darüber hinaus besitzt das Museum umfangreiche Sammlungen christlicher Kunst: Skulpturen von europäischem Rang, Gemälde, kostbare Textilien und Goldschmiedearbeiten sowie Werke zeitgenössischer Künstler. So schlägt das Museum mit seiner Dauerausstellung einen spannenden Bogen von den Anfängen der Trierer Kirche bis heute.
Daneben gibt es jährliche Sonderausstellungen zu historischen Themen sowie zur zeitgenössischen Kunst.