Il polo museale dell'abbazia si articola in tre grandi ambienti espositivi, l'ultimo dei quali è stato ufficialmente inaugurato nel luglio del 2005 a cura della Soprintendenza di Salerno e Avellino. Il nucleo centrale dell'esposizione è situato nella sala principale, che accoglie la pinacoteca e corrisponde all'antico Palatium duecentesco, edificato probabilmente sotto la guida dell'abate Leone II per essere utilizzato in origine come foresteria per gli ospiti o come scriptorium per i monaci amanuensi. Questa imponente aula a due navate e otto campate, scandita da slanciate volte a crociera a sesto acuto poggianti su colonne romane di spoglio, rimase nascosta per secoli da tramezzi e strutture di epoca successiva, venendo riscoperta in modo del tutto casuale soltanto dopo la conclusione della seconda guerra mondiale. La straordinaria riscoperta e il recupero dell'ambiente si devono all'iniziativa dell'abate De Caro e alla determinazione del Soprintendente Bruno Molajoli; i lavori di restauro furono diretti a metà del ventesimo secolo dall'architetto Ezio de Felice, mentre nel 1953 lo storico dell'arte Ferdinando Bologna ne curò il primo allestimento museale. La collezione esposta comprende opere d'arte e reperti archeologici di eccezionale rilievo. La prima sala, di dimensioni più contenute, ospita la sezione archeologica con ceramiche di produzione locale, lucerne, vasi d'epoca, antichi oggetti in avorio, un busto in terracotta del quarto secolo avanti Cristo ritrovato nella frazione di San Cesareo e due pregevoli sarcofagi di epoca romana risalenti al secondo secolo dopo Cristo (decorati con scene pastorali e di battaglia). Tra le opere scultoree risalta un mezzobusto raffigurante l'Apostolo Matteo attribuito al celebre scultore senese Tino di Camaino e, nella seconda sala, una scultura in legno della Madonna con Bambino databile tra il quattordicesimo e il quindicesimo secolo. La sezione dedicata alla pittura vanta capolavori di immenso valore: tra tutti spicca il monumentale polittico (realizzato tra il 1514 e il 1515) originariamente destinato a ornare l'altare maggiore della basilica, composto da sei tavole dipinte da Cesare da Sesto (raffiguranti la Madonna col Bambino tra i Santi Pietro e Paolo e il Battesimo di Cristo tra i Santi Benedetto e Gregorio Magno) e completato nella predella a fondo oro e nella lunetta del Cristo in pietà dal pittore Girolamo da Salerno. Completa l'esposizione una preziosa tavola con la Madonna e il Bambino, recentemente ricondotta alla mano del celebre maestro tardogotico Lorenzo Monaco. Attualmente, la comunità monastica cavense ha espresso l'intenzione di procedere a una completa ristrutturazione e riorganizzazione del percorso museale, adeguandolo ai più moderni criteri espositivi.
