À quelques pas de la Basilique, le Musée d'Art et d'Histoire de Saint-Denis témoigne de l'histoire de la ville et du site. Ouvert en 1981 au sein de l'ancien carmel de Saint-Denis, les collections du musée se sont constituées tout au long du XXe siècle.

Le visiteur est invité à découvrir l'histoire médiévale de la ville de Saint-Denis et du saint Denys grâce aux collections archéologiques. À l'étage, la visite se poursuit au sein de l'ancien Carmel avec les collections de peintures et ornements liturgiques témoignant du quotidien au temps du Carmel et de la présence de Madame Louise, fille de Louis XV.