Nel 1924 i frati, per evitare la dispersione di alcune opere e valorizzarle all'interno di una struttura adeguata, danno vita al Museo della Porziuncola, situandolo nella parte del conventino quattrocentesco (o "di san Bernardino") sopravvissuta alla costruzione della Basilica. Esso è parte integrante del percorso dei pellegrini e offre una maggior comprensione dei luoghi attraverso le opere esposte secondo un percorso cronologico che il visitatore è invitato a seguire.

La prima sala prefrancescana presenta un plastico che riproduce la situazione di Assisi al tempo di san Francesco.
La seconda custodisce le opere più importanti: il Crocifisso di Giunta Pisano (1236), con il Cristo che pende senza vita dalla croce; la Pala del Maestro di San Francesco (sec. XIII), con l'immagine del Poverello di Assisi; due reliquiari trecenteschi di Pietro il Teutonico.
Nella terza sala si trova il pregevole dossale con l'Incoronazione della Vergine di Andrea della Robbia (1475).
Nella quarta sono raccolte numerose testimonianze relative all'iconografia mariana alla Porziuncola: la più� notevole è la statua della "Madonna del Latte" (sec. XIV).
Lungo il percorso è possibile visitare il conventino, dove durante l'anno sono accolte diverse mostre a tema francescano.

Di fronte al Museo sorgono altre due grandi sale destinate a mostre d'arte sacra contemporanea. Inoltre, è a disposizione del Museo, l'antico "refettorietto" con circa 200 posti, utilizzato per convegni o manifestazioni culturali.