Au cœur du Vieux-Lille, le musée prend place dans l'hôpital fondé en 1237 par la comtesse Jeanne de Flandre, et dont l'activité ne cessa qu'en 1939. Les bâtiments actuels datent des XVème, XVIIème et XVIIIème siècles. Ils se composent d'une salle des malades voûtée d'un berceau lambrissé, d'une chapelle décorée des armoiries des principaux bienfaiteurs de l'hôpital, et des bâtiments de la communauté des sœurs augustines organisés autour de deux cours et d'un jardin médicinal. Depuis 1962, ils servent d'écrin à la présentation de tableaux, tapisseries, bois sculptés, meubles et faïences de la région, pour évoquer l'intérieur d'une maison religieuse flamande du XVIIème siècle.