Actualmente el palacio es la sede del Museo Diocesano, en él se conservan multitud de obras de arte de temática o funcionalidad religiosas en distintos soportes y estilos artísticos, principalmente desde el románico hasta el neoclásico. Proceden en su mayor parte de la Seo oriolana, de otras parroquias de la diócesis y de la colección de la Fundación Valenciana “Patronato Histórico Artístico de la Ciudad de Orihuela”, que se encuentran en depósito. Las colecciones comprenden pintura escultura, objetos y vestidos litúrgicos, orfebrería, libros religiosos, libros corales, etc.

    Entre las esculturas hay que mencionar una “Virgen entronizada con el Niño”, de tradición románica, fechada en el siglo XIII;  la denominada “Virgen de Gracia” fechada hacia 1300, un “Cristo Resucitado” de autor anónimo, fechado en el siglo XVII y varias obras atribuidas a Francisco Salzillo “La Dolorosa” donada por la familia Bueno, “Pilatos” y  “San Roque”.

    Entre las obras pictóricas podemos destacar: la tabla de “San Miguel” atribuida a  Paolo de San Leocadio, fechada hacia 1480;  la “Sagrada Familia” atribuida al taller de Juan de Juanes, último tercio del XVI;  la tabla de "Cristo”, atribuida a un seguidor de Luis Morales, fechada a finales del XVI; el  “Retrato de D. Gregorio Gallo”, primer obispo de Orihuela, obra de Alonso Sánchez Coello; “La tentación de Santo Tomás” de Diego da Silva Velázquez (hacia 1631-1633); los óleos de tema bíblico de Pedro Orrente “Repudio de Agar”, “Reconstrucción después del Diluvio”, “Anuncio a los pastores” y “Curación del paralítico” (S. XVII); “La Mujer de la Candela”, atribuido a Mathias Stommer, hacia 1625-1630; el “Cristo flagelado recogiendo sus vestiduras” atribuido al taller de Jerónimo Jacinto Espinosa; “La Magdalena Penitente”, anónimo español del 2º tercio del XVII, “Ester ante Asuero” de Manuel Camarón y Meliá, 1799; “Retrato de D. Antonio Despuig y Dameto”, obra de Vicente López (hacia 1793-94); “La Piedad” de Bernardo López, 1819; “La Oración en el Huerto”, Luis López, 1819; “El sacrificio de Isaac” de Joaquín Agrasot, 1860, etc., etc.

    Por lo que respecta a la orfebrería la mayor parte pertenece al tesoro de la Catedral, debemos destacar la gran variedad estilística y la riqueza del conjunto. Obras plenamente góticas o todavía influidas por este estilo son una “Cruz Procesional" de plata fechada hacia 1500, un “Lignum Crucis” de plata sobredorada del último cuarto del siglo XV y una Cruz de Altar en plata dorada de taller valenciano del siglo XVI. Entre las obras renacentistas podemos destacar la “Virgen del Cabildo” de Miguel de Vera, en plata y bronce dorados (hacia 1582-85); “Cruz de los Beneficiados” de Hércules Gargano y Miguel de Vera, realizada en 1604, “Custodia” de Hércules Gargano, en plata dorada, 1607. De estilo barroco se conservan obras de distintos talleres: de taller toledano las “Andas de plata para la procesión del Corpus” de los plateros Pablo Serrano y Juan Antonio Domínguez y la “Custodia para las andas”, de este último, obras de principios del XVIII; de talleres valencianos hay que destacar la “Cruz para el Altar Mayor de la Catedral” de Ignacio Llansol  (mediados del siglo XVIII); obra de Estanislao Martínez son unas “Sacras”, “Juego de Candeleros” en plata y bronce dorado y una “Custodia” en plata, plata sobredorada y pedrería (fechadas entre 1770 y 1774); también de taller valenciano es el “Copón” denominado “el magnífico” en oro plata sobredorada y piedras preciosas, obra de Fernando Martínez, de finales del XVIII; al igual que el “Arca del Monumento”, en plata parcialmente dorada, obra de Luis Perales; de taller oriolano son un incensario y una naveta de mediados y finales del siglo XVIII respectivamente; de taller murciano es el “Frontal de Altar” de plata, bronce dorado y terciopelo, obra de Antonio Grau Picard fechada en 1763; finalmente citar el “Cáliz del Obispo Despuig” obra de taller romano en plata dorada, fines XVIII. Parte de estas piezas se conserva en la Catedral como un anexo del museo.

    Entre los trajes litúrgicos merecen especial mención una “Casulla Roja” de fines del XVI- principios del XVII y un “Terno Blanco” del XVIII.

    Entre los libros hay que citar un Misal Miniado del siglo XV y el Incunable de las Edades del Mundo, impreso en 1493..