En Salvaleón de Higüey, en la parte nordeste de los terrenos donde está ubicada la Basílica, se encuentra el Museo de la Altagracia, que desde el 26 de julio del 2012 forma parte de la devoción a la Madre Protectora de los dominicanos cuyo día celebramos hoy.

Es un espacio que tiene como objetivo recuperar el patrimonio artístico e histórico que posee el Santuario, ponerlo en valor, restaurarlo y mostrarlo para que el ciudadano dominicano y del mundo lo conozca, lo admire, valore y pueda difundir nuestras tradiciones.
Con este museo se le da cumplimiento a los deseos del papa Juan Pablo II, quien, en diversos documentos, insistió en la necesidad y urgencia de realizar el inventario y catalogación del patrimonio histórico de la Iglesia, como herramienta para difundir el mensaje cristiano, según manifiesta su directora general, Josefina Pichardo.
La visita a este lugar es guiada y en la primera sala compenetran al visitante, por medio de un video, con la historia de la devoción a la Altagracia en el país desde que, en el siglo XVI, los hermanos Trejo trajeron el lienzo con su imagen desde Extremadura, España.
Luego se pasa a la Sala de los Medallones, donde 16 pinturas al óleo en forma de óvalo, realizadas por Diego José Hilaris, narran prodigios atribuidos a la Virgen desde el siglo XVI al XVIII. Ésta es una serie única en la República Dominicana por su temática, su calidad pictórica y porque se conoce a su autor.
A continuación te muestran el arte sacro que se manifiesta en obras dominicanas, peruanas y europeas, como crucifijos, santos de palos, casullas, cubrecálices, estolas, sagrario y escapularios, entre otros objetos que componen la sala tres.
Más de sesenta finísimas piezas utilizadas en los diversos actos litúrgicos se exhiben en la Sala del Tesoro; donde podemos ver incensarios cálices y portaviáticos y otras que tienen más de tres siglos de antigüedad. Allí está también el Trono Procesional donde se lleva la imagen de la Virgen durante las fiestas del Día de la Altagracia, 21 de enero. Esta pieza fue realizada en el país en el año 1811 y es una de las más atractivas por su factura y tamaño.
La quinta sala, llamada De San Dionisio y De la Basílica, está ocupada por documentos históricos, como la Bula Papal que le da categoría de Basílica Menor a la iglesia de Higüey, así como planos, bocetos y maquetas del templo.
Y, por último, hay dos salas dedicadas a los exvotos, que son imágenes hechas por los fieles y ofrecidas a la Virgen en gratitud por favores recibidos. Estos objetos se confeccionan en oro, plata y otros materiales.
El museo también posee una sala de exposiciones temporales, un auditorio y una cafetería donde se realizan actividades complementarias, como tertulias, talleres, conferencias, puesta en circulación de libros, diplomados y concursos.
La comisión de seguimiento a los trabajos de remozamiento y mantenimiento de la Basílica de Nuestra Señora de la Altagracia, creada por decreto presidencial, tuvo a su cargo la construcción del museo. La misma estuvo encabezada por monseñor Gregorio Nicanor Peña, obispo de la Diócesis de La Altagracia; Alejandro E. Grullón, gobernador de la Basílica y presidente de la comisión, así como el museólogo argentino e investigador Sergio Barbieri, y el arquitecto Pedro Borrel, responsable del diseño arquitectónico.