Il Museo è ubicato nella sede del complesso monumentale di S. Francesco che comprende la chiesa, i locali del convento, il chiostro e il cosiddetto “cappellone di S. Antonio” o mausoleo dei Ventimiglia.
La chiesa risale al 1317, anno in cui i frati minori conventuali furono chiamati a Castelbuono da Francesco I Ventimiglia. Il convento venne ampliato nel XVI secolo e ad esso venne annesso il bellissimo chiostro. Tra il 1741 e il 1755, P. Antonio Maria Guarnieri da Castelbuono, ex provinciale dell’Ordine edificò la nuova chiesa. Questa si presenta, infatti, di stile barocco, a una sola navata. Al suo interno l’opera d’arte di maggior rilievo è costituita da una Madonna di scuola gaginiana del 1528. Sull’altare maggiore, poi vi è una grande drappo in stucco dorato del ‘700, risalente probabilmente all’epoca in cui la chiesa venne ristrutturata. Vi è anche un affresco della Madonna di Loreto del 1486 che si trovava originariamente in un vano del convento adiacente alla torre campanaria. Sugli altari vi sono grandi tele opera del pittore castelbuonese Giuseppe di Garbo (sec. XVIII). Alla chiesa si accede attraverso un pronao sulla cui parete di sinistra è stato trasferito un affresco bizantino con l’immagine della Madonna col Bambino detta “S. Maria del Soccorso”. Tale affresco si trovava, molto probabilmente, nell’antica chiesa di S. Maria del soccorso nei pressi del castello, poi abbattuta. Esso non solo testimonierebbe le antiche origini bizantine del paese ma costituisce una delle più antiche raffigurazioni iconografiche di tale soggetto in genere raffigurato su tela. Dalla chiesa si accede alla cappella (detta più comunemente “cappellone”) di S. Antonio divenuto il mausoleo dei Ventimiglia. Alle origini di tale cappella che costituisce architettonicamente un corpo a sé vi è la leggenda secondo cui vi si sarebbe fermato in preghiera S. Antonio. In realtà il santo non si fermò proprio lì ma in una cappelletta più piccola, anch’essa di forma ottagonale che si trova attualmente sotto il livello stradale esattamente ad angolo tra il cappellone e le case private che vi sono addossate al di sotto delle loro fondamenta. Fu scoperta solo nel 1992 durante alcuni lavori di restauro. Nella cappella si trovano anche alcuni affreschi raffiguranti la vita di S. Caterina scoperti nel 1966 sotto un patina di calce in uno dei muri della sacrestia. Così pure ha trovato alloggio nella cappella l’affresco della Madonna di Loreto (1483) staccato a suo tempo dalla stessa Sovrintendenza per pocedere al restauro. L'organo è uno di più antichi d’Italia risalendo al 1547. Completa il complesso monumentale l’elegante e artistico chiostro cinquecentesco sottostante i locali del Convento. Questi si estendevano per tutto il perimetro del porticato claustrale e comprendevano un corridoio principale, le celle dei frati e alcuni ampi spazi comuni. Nel 1866 i Minori conventuali furono costretti ad abbandonare il convento a seguito delle leggi di soppressione degli ordini religiosi. La chiesa, tuttavia, rimase aperta al culto e vi officiò un sacerdote secolare. I locali vennero adibiti a quartiere della Guardia Nazionale e poi a sede dei Carabinieri. In un ala fu alloggiato il telegrafo e in un’altra le Scuole elementari. Passata la bufera l’Ordine dei Frati Minori Conventuali, come molti altri del resto, non fu in condizioni di poter riacquistare il pregresso convento. Presso la chiesa, tuttavia, fu istituito il Terz’Ordine e organizzata, nel 1894, la “Congregazione di Maria SS. Immacolata”. Nel 1962 un’ordinanza sindacale dispose la chiusura al pubblico della chiesa e dei locali del convento perchè gravemente danneggiati e pericolanti. Viste le consuete lungaggini amministrative per ottenere i fondi necessari al restauro, il rettore don Vincenzo Minutella, aprì una sottoscrizione tra i castelbuonesi per compiere le opere di consolidamento. Il 15 maggio 1966 dopo una massiccia opera di restauro del campanile (la cui cuspide è stata ricollocata nel 2001), delle opere murarie, degli infissi, delle decorazioni, del pavimento, dell’ambone, dei mobili e delle altre strutture lignee, ecc. la chiesa fu riaperta al culto. Negli ultimi tempi, la sua suggestiva cornice è stata utilizzata come sede di attività artistiche, musicali e teatrali. Per alcuni anni vi hanno sede gli uffici del Comune di Castelbuono durante i lavori di restauro della sede di via Sant’Anna. E’ stato anche sede della Facoltà di Conservazione e valorizzazione delle biodiversità (polo distaccato di Castebuono dell’Università di Palermo). Infine è diventato la sede, dopo un attento e pregevole lavoro di restauro i locali dell’ex convento sono diventati sede del Museo Naturalistico Francesco Minà Palumbo.