El Santuario alberga un completo museo.
El Museo de Lluc fue inaugurado en 1952 con aportaciones de diversa procedencia que, en origen, fueron perfilando, sobre todo, la sección de arqueología. Años más tarde, en 1971, Antoni Mulet Gomila donó sus colecciones de Ca'n Mulet
de Génova (Palma) en el Museo de Lluc. Con ello se incrementaría de forma considerable el fondo de Lluc, y se convirtió, gracias a los elementos de indumentaria popular, cerámica, imaginería, mobiliario tradicional, joyería y pintura que él dio, en el Museo que recoge con mayor amplitud en Mallorca los elementos físicos de la cultura de las Illes Balears.
En 1984 se incorpora al museo una apreciable muestra de pintura y escultura contemporánea. La colección de arte contemporáneo se amplía con la sala dedicada a la obra del pintor Josep Coll Bardolet que hace dos entregas uno en 1989 y otro en 1995.
En 2004 se crea la sala Bujosa Rosselló, de artesanía textil mallorquina, con objetos y maquinaria de su empresa familiar.