Accediendo al segundo piso llegamos a la ampliación del museo del año 2010, las antiguas dependencias de la biblioteca catedralicia. Nada más entrar nos ubicamos en el primero de los ámbitos, dedicado al arte gótico.

Aquí se exhibe una selección de piezas pictóricas y escultóricas ejecutadas entre los siglos XIII y XV, que muestran la evolución del estilo hacia un mayor naturalismo y unos personajes cada vez más humanizados. Destacan el San Martín de Tours de Majones, la tabla de la Virgen de Sorripas o el conjunto gótico de la Epifanía de la propia catedral. En la planta baja, en una antigua capilla claustral, se admira además el frontal de altar de Santa María de Iguácel.