El museo ocupa la parte monumental del convento dominicano de San Marcos, obra maestra arquitectónica de Michelozzo encargada por Cosme de Médicis a partir de 1437. En su interior se conserva la mayor colección del mundo de obras del Beato Angelico, uno de los máximos pintores del primer Renacimiento, quien trabajó en el convento entre 1438 y 1445, también fue morada del fraile Girolamo Savonarola que allí vivió desde 1489 pasando a ser prior del mismo en 1491. Declarado monumento de importancia nacional en 1869 el convento se convirtió en museo y hoy convive con la contigua iglesia de San Marco y las partes adyacentes al claustro de San Domenico todavía reservadas a la vida conventual. El museo presenta también obras de Ghirlandaio, Fra Bartolomeo, Paolo Uccello, Giovanni Antonio Sogliani y de los Della Robbia, además de una exposición de los restos arquitectónicos del centro de Florencia y la Biblioteca de Michelozzo.