Nel territorio della Valdicecina, ed in particolare a Volterra, esistono molti musei dove è conservata la maggior parte del patrimonio storico, archeologico e artistico e dove è documentata la storia della valle. 
Molti musei sono concentrati nella città di Volterra, che è sempre stata il principale centro economico e culturale dell’area. Il primo museo ad essere costituito, nel 1761, fu il Museo Etrusco, seguono poi gli altri musei di Volterra e quelli che si trovano negli altri centri del territorio, che sono testimonianza soprattutto delle attività produttive della Valle.

Fin dal 1992 i musei volterrani hanno costituito un sistema museale, con un unico biglietto e orari e progetti coordinati.
Si tratta di uno dei primi sistemi museali della Toscana, precursore delle attuali tendenze espositive e che ha fatto da esempio per la costituzione di altri sistemi simili in altre aree.

A fianco dei musei veri e propri esistono anche alcuni palazzi storici, che fanno parte di un circuito nazionale, chiamato delle Dimore Storiche, come ad esempio il Palazzo Viti e Palazzo Inghirami di Volterra.
Sono denominati così i palazzi dove ancora oggi risiedono le famiglie che li hanno costruiti e che adesso sono resi visitabili, si tratta di un incrocio fra la struttura residenziale e un museo. In questi palazzi sono conservati materiali antichi e oggetti di antiquariato che ne fanno delle strutture che possono documentare la vita di quella famiglia nel passato.
Lo stesso scopo ha anche Palazzo Bicocchi di Pomarance, dove però non risiede attualmente alcuna famiglia; in questo caso il palazzo è aperto con il solo scopo di essere una esposizione museale, che testimonia la vita quotidiana della borghesia nell’Ottocento.

Aree Archeologiche

La lunga storia del territorio della Val di Cecina è testimoniata, oltre che dagli edifici monumentali, da numerosi scavi archeologici che hanno riportato alla luce i resti di strutture antiche. Solo una parte di questi siti sono però accessibili al pubblico, molti di essi non sono infatti aperti alla visita. In molti casi questa scelta è dovuta alla scarsa visibilità di quello che è stato trovato. In altri casi i siti sono stati scavati e poi ricoperti. Le tecniche costruttive, nel corso dei tempi, sono state molto varie e non sempre venivano usati materiali che sono sopravvissuti allo scorrere del tempo. Ad esempio la maggior parte degli edifici etruschi erano costruiti con pareti in argilla compressa. I siti archeologici più significativi sono concentrati intorno a Volterra, dove è possibile ammirare sia l’Acropoli, dove sono conservati resti di un quartiere santuariale etrusco, le mura etrusche, un imponente opera architettonica realizzata con massicci blocchi di pietra, ma anche il complesso archeologico di Vallebuona, dove in epoca romana furono costruiti un importante teatro e un edificio termale. Anche nel territorio però vi sono numerose testimonianze antiche, perlopiù si tratta di tombe etrusche scavate nel terreno, ve ne sono di interessanti sia a Pomarance che nei pressi di Montecastelli (Buca delle Fate). Sebbene si siano trovate, nel corso del tempo, anche tombe di altre epoche storiche, le tombe etrusche, essendo scavate nel terreno, si sono conservate meglio delle altre. Nell’alta valle del Cecina è stato rinvenuto un complesso termale dalla notevole estensione, di epoca etrusca, che era legato all’utilizzo salutistico delle numerose sorgenti termali che si trovavano nelle vicinanze e che di recente è stato reso accessibile ai visitatori.