Dopo i restauri degli anni cinquanta, il Santuario fu riportato alle sue linee architettoniche originali, cioè al più puro stile gotico-catalano; fu quindi necessario rimuovere tutte le sovrapposizioni fatte nel corso dei secoli. Anche gli ex-voto che vi si conservavano, furono tutti rimossi e sistemati alla meglio in alcuni locali, in attesa di una sistemazione definitiva.
Nel 1968 si ebbe la felice idea di creare un piccolo Museo, destinato a conservare e preservare dalla distruzione quel tesoro di fede e di pietà popolare, accumulato durante un così lungo periodo; tale Museo fu inaugurato nel luglio 1968, in occasione della Sagra Estiva di Bonaria.
Il Museo, preparato con tanta cura e passione, anche se molto ben sistemato si rivelò ben presto piccolo e non poteva assolutamente raccogliere i tanti oggetti esistenti a Bonaria. Si rese, quindi, necessario adattare altri ambienti, più grandi e meglio sistemati, sia per custodire gli oggetti come anche per accogliere, in maniera più ordinata, i tanti visitatori. Realizzato in pochi mesi, aveva la sua sede in uno dei dodici cisternoni che costituivano in passato il rifornimento di acqua della grossa popolazione conventuale.
L’apertura del nuovo, più grande e razionale Museo, non ha comportato la chiusura di quello esistente, rimasto ancora funzionante, anche se i pezzi pregiati e di maggior valore sono stati trasportati e sistemati in quello nuovo, che accoglie continuamente visitatori provenienti da ogni parte.
I cimeli raccolti sono, in larga parte, ex voto di scampati al naufragio o alla schiavitù, tuttavia non mancano offerte di sovrani e di gente dal nome illustre come per esempio, le corone d’oro offerte, nel febbraio 1816, da Vittorio Emanuele I e da Maria Teresa, quando, finita la buriana napoleonica, poterono riprendere la via di Torino. Paramenti, ostensori, calici e reliquari preziosi, dono di principi e prelati, si infittiscono nelle vetrine. Dall’alto di una parete luccica la grossa ancora d’argento offerta dalla Regina Margherita di Savoia, in occasione della spedizione polare di Luigi degli Abruzzi. Sciabole, decorazioni, monete, porcellane e perfino scandagli e bombe riempiono le vetrine.
E’ naturale che nel Santuario della Vergine, patrona dei naviganti, gli ex-voto più numerosi siano proprio quelli marinari e, primi fra tutti, i modellini di vascelli. Come raccolta navale, il Museo di Bonaria è di un’importanza davvero eccezionale per la rarità di taluni pezzi.
Il percorso museale, si articola su tre sale e un corridoio che abbraccia il chiostro sottostante.
