A droite de la cathédrale, le Museo dell'Opera – musée de l'Oeuvre – occupe les vestiges du bas-côté du colossal Duomo Nuovo dont le projet n'a jamais abouti. Le musée abrite des œuvres d'art émanant en grande partie de la cathédrale. Au rez-de-chaussée sont présentés les originaux très dégradés des statues sculptées par Giovanni Pisano qui ornent la façade extérieure du Duomo. On y admire également la remarquable Madone du Pardon en marbre de Donatello. Le 1^er étage contient un véritable chef-d'œuvre, qui fait la fierté de tous les Siennois, La Maesta, Vierge peinte par Duccio di Buoninsegna entre 1308 et 1311. Au 2^e étage, par un étroit escalier en colimaçon, on accède au Panorama del Facciatone. On y jouit d'une superbe vue sur la piazza del Campo, la ville et la campagne environnante.