Il Museo Civico e Diocesano di Fucecchio, fondato nel 1969 come raccolta di opere d'arte di proprietà comunale e della Curia di San Miniato, è stato riaperto nel 2004 dopo un radicale ampliamento che ne ha ridisegnato la fisionomia come museo della città. Il nuovo allestimento è ospitato nel Palazzo Corsini, contiguo ad un ampio parco che conserva i resti del castello altomedievale di Salamarzana (IX - X secolo) e della trecentesca Rocca Fiorentina (1323-1325).

La sezione archeologica espone materiali di proprietà comunale e statale, prevalentemente raccolti nel corso di ricognizioni e scavi archeologici, condotti spesso preventivamente alla realizzazione di opere pubbliche. Dopo un’introduzione sull’aspetto del territorio è esposta una selezione di organismi fossili, provenienti da due collezioni donate al museo, che documenta l’articolazione faunistica e i diversi tipi di ambiente del mare pliocenico nel basso Valdarno. Le prime faune continentali tra il Villafranchiano e il Pleistocene inferiore e medio sono esemplificate dai resti scheletrici di elefanti e mastodonti, tigri, cervi e daini, cavalli, maiali selvatici, iene e da un raro esemplare di carapace di testuggine palustre. E’ poi esposta un’ampia selezione di strumenti litici del Paleolitico e Mesolitico che documentano gli insediamenti dei cacciatori nomadi sulle colline delle Cerbaie. La presenza dei primi abitati stabili di agricoltori e allevatori del Neolitico e delle età dei metalli è poi documentata da ceramiche, industrie litiche e metalli, tra cui  rivestono particolare interesse i materiali provenienti dal villaggio dell’età del Bronzo (facies di Grotta Nuova) ai margini del Padule di Fucecchio, presso Stabbia.

L’ampio arco cronologico corrispondente all’età etrusca e romana è purtroppo quello meno documentato ma acquistano particolare rilevanza i due esemplari di aes signatum del V secolo a. C., rinvenuti nel 1911 ai margini della pianura alluvionale. In età imperiale, oltre alle tracce di centuriazioni nel tratto di pianura tra Fucecchio e Castelfranco di Sotto e di insediamenti rurali sparsi sui rilievi, alcuni dati epigrafici concentrati presso Ponte a Cappiano indicano l’esistenza di un centro abitato più consistente, tra cui un’epigrafe funeraria e un’ara votiva in marmo.

Segue la documentazione archeologica del territorio tra età feudale e comunale, consistente in reperti originali e ricostruzioni in scala, basate su dati archeologici, di strutture militari e civili. Tra i temi trattati figurano il castello di Salamarzana, fondato intorno al X secolo dai conti Cadolingi in corrispondenza dell'attraversamento dell'Arno lungo la via Francigena, l’abitato sparso alto e bassomedievale, la viabilità e la rete ospedaliera, i caratteri delle strutture difensive e civili del centro comunale, la circolazione di manufatti (ceramiche, laterizi, metalli, elementi lapidei, vetri e legni) e l’alimentazione.

La sala 5 è dedicata alla produzione, di grande importanza per l’economia di Fucecchio tra il XVI e il XIX secolo, di ceramiche graffite di cui sono esposti gli scarti di produzione e i prodotti finiti.

La sezione archeologica si è arricchita nel 2009 dei materiali etruschi, romani e egizi della Collezione archeologica Lotti. Nel 2018 si è aggiunta la nuova sala archeologica dedicata a "Una storia dell'Arno" che documenta l'uso del fiume come vettore commerciale dall'Antichità al Medioevo attraverso un'ampia esposizione di anfore da trasporto documentate lungo il fiume, gli oggetti di bordo del relitto medievale di Empoli (per la prima volta esposti stabilmente) e elementi di imbarcazioni e mulini..

La sezione storico artistica costituisce il nucleo di opere presente nel museo al momento della sua fondazione nel 1969. Ordinata al primo piano del palazzo, la sezione raccoglie opere pittoriche e oggetti d’arte sacra datati tra il XIII e il XVIII secolo e provenienti dalle chiese del centro e del territorio, in particolare dalla chiesa abbaziale di San Salvatore e dalla chiesa Collegiata di San Giovanni Battista, dove confluirono anche opere provenienti dalle chiese e dalle congregazioni religiose soppresse in età Leopoldina.

Le collezioni comprendono opere di Berlinghiero Berlinghieri, Francesco di Michele, Giovanni di Ser Giovanni, Zanobi Machiavelli, Giovanni Larciani, Jacopo da Empoli, Raffaello Botticini, Alessandro Rosi, Andrea Cambi, Bernardino Mei, Giovan Domenico Ferretti, Giovanni Maria Tamburini e Michele Laschi. La sezione si conclude con la sala dei cimeli di Giuseppe Montanelli (1813-1862) e la collezione di opere grafiche, pittoriche e plastiche donate dall’artista fucecchiese Arturo Checchi (1886-1971).

Il nucleo della sezione naturalistica è costituito dalla collezione che il medico Adolfo Lensi, uno dei corrispondenti della prima Inchiesta Ornitologica italiana, compose tra la fine dell’Ottocento e i primi del Novecento con esemplari della fauna fossile locale e della fauna contemporanea del Padule di Fucecchio. Questi ultimi furono raccolti da lui stesso ed altri se ne aggiunsero per donazioni o acquisti per un totale di circa 300 esemplari.

Il museo dispone di un'ampia sezione per l'allestimento di mostre temporanee, lo svolgimento di attività didattica e conferenze, mentre eventi particolari (convegni) sono ospitati nell’attiguo auditorium.