Cuore del Complesso è la Chiesa di San Francesco, con gli splendidi affreschi di Benozzo Gozzoli, autore delle decorazioni della cappella di San Girolamo e di quelle dell'abside. Le sue Storie della vita di san Francesco (1452) sono tra i più importanti cicli rinascimentali conservati. Attorno a questo centro pulsante si dispongono, lungo il percorso, preziose raccolte d’arte: la pinacoteca, la cripta con le antiche cantine dei frati minori, la sezione dei reperti archeologici e frammenti lapidei ed, infine, gli spazi dedicati alle mostre d’arte contemporanea.
Il suo straordinario ciclo di affreschi è la gloria di Montefalco. Costruita tra il 1335 e il 1338 dai Frati Minori, la Chiesa a pianta rettangolare è composta da una navata centrale che si conclude con un’abside pentagonale, stupendamente affrescata da Benozzo Gozzoli con Storie della Vita di San Francesco. I venti episodi della vita del Santo sono narrati all’interno di dodici scene disposte su tre registri. Le volte dell’abside sono ornate con elementi vegetali, figure di Santi francescani e Gloria di San Francesco.
Alla decorazione delle cappelle laterali lavorarono Jacopo Vincioli, Giovanni di Corraduccio, Ascensidonio Spacca, mentre l'affresco nella controfacciata con l'Annunciazione con Eterno in gloria tra angeli e Natività è opera del 1503 di Pietro Vannucci detto il Perugino. 
Nelle quattro sale della Pinacoteca si possono conoscere le opere d’arte appartenute alle corporazioni religiose del Comune di Montefalco: tele, tavole, affreschi staccati provenienti da altre chiese del territorio, nonché tessuti e suppellettili.
Le antiche cantine dei Frati Minori Conventuali sono state una felice scoperta durante gli ultimi lavori di restauro. Le Cantine risalgono al XVIII e XIX secolo. Tra le opere della sezione archeologica, è esposta la Statua marmorea di Ercole.