Está ubicado en la iglesia románica del mismo nombre. Construida en el siglo XIII está rodeada de una cerca de piedra y una arboleda que le da un encanto especial. En ella distinguimos un ábside románico cuadrangular, con una bella ventana con dos columnas y bellos capiteles. Una galería porticada con 7 arcos de medio punto y columnas pareadas con capiteles de talla vegetal. La puerta de entrada al templo con dos arquivoltas decoradas con finos entrelazados de sabor mudéjar, nos da paso al templo.
En su interior se asienta el museo. En el destacamos la capilla rococó del siglo XVIII y el retablo, que se hizo con todo lujo para colocar las imágenes del calvario: elSanto Cristo de Atienza, con la Virgen, San Juan y José de Arimatea, un conjunto muy original, del siglo XIV y poco frecuente en España.
En la sacristía hay una buena colección de ornamentos religiosos del siglo XVI, exvotos, cantorales y cornucopias. En la nave central hay decenas de tallas de madera y un bello expositor del siglo XVI.En las naves laterales, encontramos abundantes lienzos, de buenos pintores como Matías Jimeno, Calderón Matías de Torres y algunos anónimos de gran belleza.
En paleontología, posee una de las mejores colecciones de fósiles invertebrados, con 3500 especies distintas y 10.000 ejemplares con una extraordinaria conservación.
