Kolekcja znajdująca się w Muzeum Dominikanów pochodzi przede wszystkim z krakowskiego klasztoru, w którym bracia żyją i modlą się nieprzerwanie od 1222 roku. Przez wieki to głównie w Krakowie mieściła się siedziba prowincjała, czyli najwyższego przełożonego polskiej gałęzi zakonu kaznodziejskiego. Do czasów nowożytnych, polska prowincja obejmowała oprócz Korony także Śląsk, Pomorze, Prusy, ziemie Litwy i Rusi. Podczas rozbiorowej zawieruchy granice prowincji się zmieniały. Ostatecznie, to jednak w Krakowie przechowywano najcenniejsze zbiory – księgi, przedmioty liturgiczne, dzieła sztuki. To tutaj, po 1945 roku trafiły dominikańskie skarby z klasztorów na ziemiach wschodnich.
W zbiorach Muzeum znajdują się zatem dzieła sztuki, zwłaszcza liczne obrazy przedstawiające sceny biblijne, dominikańskich świętych i członków zakonu, rzeźby i witraże. Są tu gromadzone przez wieki przedmioty służące liturgii, czyli księgi i szaty liturgiczne, relikwiarze i monstrancje, kielichy i pateny. O dominikańskiej historii opowiadają zgromadzone w Muzeum dokumenty i przedmioty użytkowe, jak na przykład niezwykły zbiór siedemnastu przyrządów naukowych, służących do obserwacji astronomicznych, pomiarów geodezyjnych i – pomiaru czasu. Świadectwem minionych dziejów i zajęć podejmowanych przez braci są również płytki posadzkowe, antyczna biżuteria oraz wiele innych znalezisk z różnych epok.
Osobne miejsce w pomieszczeniach Muzeum zajmują też pamiątki po o. gen. Adamie Studzińskim, kapelanie Polskich Sił Zbrojnych, uczestniku walk o Monte Cassino, który przez wiele lat prowadził w krakowskim klasztorze wykopaliska, zajmował się konserwacją i dokumentacją dominikańskich zabytków. Oprócz pamiątek z czasów wojny, można też zapoznać się ze zdigitalizowanymi i opisanymi fotografiami, które przez lata wykonywał o. Studziński.
Ekspozycji towarzyszy materiał filmowy prezentujący historię i charyzmat zakonu braci kaznodziejów.
Do najcenniejszych zbiorów należy z pewnością zespół najstarszych w Polsce kwater witrażowych pochodzących z XIII / XIV wieku ze sceną Ukrzyżowania, popiersiami św. Augustyna i św. Stanisława, Maryją z Dzieciątkiem czy symbolicznym ukazaniem Trójcy Świętej. Zupełnie unikalny jest także zbiór sześciu alabastrowych figurek przedstawiających Chrystusa i pięciu apostołów, które powstały w południowych Niderlandach lub północnej Francji w XV wieku. Chlubą Muzeum są również graduały, psałterze i antyfonarze (księgi śpiewów liturgicznych), pochodzące z końca średniowiecza, używane aż do XIX w.
Wiele eksponatów wiąże się z osobą św. Jacka, między innymi alabastrowy posążek tzw. Matki Bożej Jackowej, rzekomo uratowany przez świętego z płonącego Kijowa, pochodzący z klasztoru dominikanów we Lwowie. Unikatem jest także kopia chorągwi kanonizacyjnej św. Jacka wykonana w Krakowie w drugiej ćwierci XVII wieku, na wzór tej, którą eksponowano podczas uroczystości kanonizacji świętego w 1594 roku w bazylice św. Piotra w Watykanie. W Muzeum znajdują się też dwie karty z zaginionej kopii Żywota i cudów św. Jacka (“De vita et miraculis sancti Iacchonis”), autorstwa brata Stanisława, lektora z krakowskiego konwentu braci kaznodziejów, pochodzące z ok. 1360 roku, z kopii sporządzonej zapewne dla klasztoru w Płocku.
Szczególnie cenną pamiątką jest brązowy tłok pieczętny, czyli stempel, służący do uwierzytelniania dokumentów, wykonany na zachodzie Europy na przełomie XIII i XIV wieku, z wyobrażeniem Matki Bożej z Dzieciątkiem i inskrypcją S[IGILLUM] FR[ATR]IS IOHANNIS ORDI[NIS] PRED[ICATORUM]. W kolekcji znajduje się także najwyższej klasy dzieło średniowiecznego hafciarstwa i najstarsza tkanina liturgiczna w klasztorze, czyli preteksta krzyżowa z ornatu z przedstawieniem Trójcy Świętej w typie Tronu Łaski, wykonana zapewne w Krakowie w latach ok. 1380–1395.
Przykładem wysokiej klasy malarstwa jest z pewnością Szkoła św. Tomasza z Akwinu, obraz Tomasza Dolabelli, weneckiego malarza działającego w kręgu dworu Wazów, który w 1618 roku wynajął od dominikanów kamienicę przy ulicy Stolarskiej i został pochowany w jednej z kaplic bazyliki. Niestety, wiele z jego dzieł spłonęło w pożarze z 1850 roku.
Wyjątkową wartość ma również złota monstrancja z klasztoru w Podkamieniu, ozdobiona wielobarwną emalią korpusową, z wieńcem uważanym tradycyjnie za ozdobę ślubną królowej Bony. To jeden z najwyższej klasy wyrobów złotniczych dawnej Rzeczypospolitej powstały zapewne w drugiej połowie XVII wieku, odznaczający się wyjątkową elegancją i wielkim bogactwem dekoracji.
Prawdziwym zaskoczeniem może być zbiór biżuterii antycznej – rzymskich pierścieni ze złota z wprawionymi gemmami, kolczyków, lunuli, a także odlanej z brązu figurki pantery (być może zapinki, albo uchwytu naczynia). Przedmioty te, odnalezione podczas wykopalisk archeologicznych, znalazły się w klasztorze w nieznanych okolicznościach.
Najstarszym eksponatem znajdującym się w Muzeum jest prawdopodobnie zespół przedmiotów z XIII wieku, pochodzących z wykopalisk archeologicznych i związanych z początkami klasztoru. Są to między innymi płytki posadzkowe pochodzące z różnych części założenia, pokryte glazurą, reliefowe albo inkrustowane angobą (cienką warstwą szlachetnej masy) i ozdobione dekoracjami figuralnymi albo ornamentalnymi). Dzięki wysiłkom archeologów, zespół ten liczy około 700 eksponatów, a niedawno udało się też odnaleźć resztki pieca do wypalania wyrobów ceramicznych, które świadczą, że płytki były wykonywane na terenie klasztoru. Bardzo podobne płytki znajdowane są także w innych kościołach Krakowa na czele z katedrą na Wawelu i wydaje się prawdopodobne, że klasztor dominikanów był ważnym ośrodkiem ich produkcji w skali lokalnej.