La collection d’Antonio Brighetti, consacrée à la Madone de San Luca, constitue la base du musée. La collection est complétée par des objets appartenant au sanctuaire, à des particuliers, et par des reproductions d'objets et de documents d'instituts culturels bolonais qui, contribuent à décrire l'exceptionnelle vicissitude dans son intégralité.

L'édifice qui abrite le musée : le Cassero de la Porta Saragozza, formait en partie le troisième mur d'enceinte de la ville du XIII^e siècle. En 1858, le complexe (la tour et l'avant-corps avec le pont-levis) fut entièrement reconstruit dans le style médiéval afin de rendre plus solennelle l'entrée de la procession de la Madone à Bologne. L'aile nord de la porte a subi une restauration considérable pour la réalisation du musée de la Bienheureuse Vierge de San Luca. Ce dernier s'étend sur cinq étages.

Le musée de la Bienheureuse Vierge de San Luca naquit de la volonté de promouvoir aussi bien chez les bolonais que chez les touristes, le patrimoine de dévotion historique, artistique et culturel relié à la figure de la Vierge à l'enfant "dite" de San Luca ; gardée au sanctuaire du même nom, sur la colline de la Guardia.