土山灣博物館於2008年8月開始籌建，由土山灣孤兒院舊址建築改建而成，建築面積1000餘平方米，陳列面積約900平方米。2010年6月12日，土山灣博物館正式開館。

　　位於蒲匯塘路55號的土山灣博物館，主要展示土山灣在繪畫、木工雕刻和印刷發行方面取得的卓越成就以及對近現代中國工藝美術產生的深厚影響。土山灣博物館以上海開埠以來天主教在徐家匯地區從事宗教傳播和慈善活動的歷史為背景，以天主教創辦的土山灣孤兒院中西方傳教士與華人的藝術創作和生產制作活動為素材，反映土山灣孤兒工藝院作為近代上海乃至中國西洋藝術搖籃的歷史，見證其作為中西方文化相互融合的先驅。

　　博物館設牌樓廳、徐家匯廳、土山灣廳、傳承影響廳等四個展廳，分別展出參加歷屆世博會的土山灣作品，上海徐家匯地區的形成歷史，土山灣在繪畫、木工雕刻和印刷發行方面取得的卓越成就，以及土山灣藝術家及其學生的作品，展示了土山灣自1864年至1960年歷史發展的蓽路藍縷，彰顯了中西文化交融的薪盡火傳。場館采用先進的多媒體展示技術和文物圖書資料電腦管理系統，運用大型觸摸屏、多點式觸摸屏、環幕投影、沙盤投影地圖等展覽方式，帶給觀眾多樣化、立體感的參觀體驗。

　　參觀土山灣博物館首先進入的就是玻璃幕牆結構的牌樓廳，這裡展出的是鎮館之寶－－土山灣牌樓。1913年，在外國技師葛承亮修士的帶領下，土山灣孤兒工藝院內數十名孤兒歷時近一年，雕刻出一座高5.8米、寬5.2米的全柚木牌樓工藝品，一段傳奇就此展開。1915年舊金山世博會、1933年芝加哥世博會、1939年紐約世博會上，土山灣牌樓三度亮相，三度驚艷，掀開了中西文化交流史上重要的一頁，在世博歷史上留下了濃墨重彩的一筆。1915年底牌樓為美國芝加哥菲爾德自然歷史博物館收藏，1939年後就歷經坎坷、漂泊海外。2009年，徐匯區文化局成功收回歷經百年、曾參加過三屆世博會並獲得1915年世博會最高獎『甲等大獎章』的土山灣牌樓。剛從歐洲瑞典回歸上海時的牌樓殘缺不全，此後由浙江省東陽木雕古建園林工程有限公司耗時半年，花費180萬圓人民幣捐修。重修後的土山灣牌樓為四柱三間樓閣式，廡殿頂，牌樓整體雄渾氣魄，是最能體現中國古代文化的大型藝術珍品之一；而細節上，精細的雕刻、繁雜的結構、牌樓的字匾，幾乎每一處都可以單獨成為一件件藝術珍品。看牌樓，不但要從稍遠的地方整體欣賞它的氣勢，也要走近細細品味它身上每一處的歷史文化傳承。

　　在牌樓展廳除了展示了土山灣牌樓外，幾件微縮的木雕寶塔也特別引入注意。曾經有80多件中國寶塔組合和牌樓一同參展世博，並得到了『甲等大獎章』的榮譽，雖然這些真品未能『回家』，但是通過書籍和資料，仿制而成的四座寶塔－－杭州六和塔、北京天寧寺塔、上海松江方塔和龍華塔卻同樣神采奕奕地展現中國建築和木刻木雕等文化的精髓。

　　結束了牌樓廳的參觀後，順著參觀路線往裡走是土山灣孤兒院舊址，這裡用圖文並茂和歷史展品的形式展示了土山灣與世博間的百年淵源。一號展廳詳細展示了徐家匯形成的歷史和名人徐光啟、馬相伯等的功績歷程；而在二號展廳為我們生動展現了當年土山灣孤兒院生活和學藝的情景，老人們也在視頻中向我們講述那段被遺忘的歷史；博物館中，那些誕生在土山灣的珍貴文物，在歷經百年歲月後再次回到她們誕生的地方，那些繪畫、木工雕刻、印刷、攝影等土山灣文化藝術的代表，它們可能在當時只是平淡無奇的，如今卻訴說著土山灣的歷史和它在做過近現代中國工藝美術上留下的深深足跡。

　　徐匯廳、土山灣廳和傳承影響廳內陳列著眾多曾經在土山灣誕生的歷史文物，像早期的教育書籍－－《足球戰術》、《英語正音》；曾經記錄著觀象的天象符號鉛雕版；講述著土山灣歷史的土山灣孤兒院機械工廠銘牌等等。每一件展品或是精致、或是意義非凡，在欣賞和品味中都能讀出一段不一樣的歷史。

　　《徐匯記略》中記載：『土山灣者，前浚肇家時，堆泥成阜，積在灣處，因以得名。』清同治三年（1864年）教會將土山灣的土山削為平地，在此建立了土山灣孤兒院，隨後創辦了土山灣孤兒院工藝場，內設繪畫、雕塑、印刷、木刻、金工、照相等工場，至1960年結束，歷時近百年。工場招收華童、孤兒學習西方繪畫、音樂以及印刷等先進技術，形成了以土山灣為中心，方圓十幾裡的天主教社區，成為當時中西文化結合最具規模與影響的西方文化傳播地之一。土山灣在宗教、教育、美術、出版、印刷、圖書館、博物館等領域都在中國近代史上佔有著一份重要地位，也成為近代中國文化史和中西文化交流史上的一個常見地名。土山灣被稱作是中國西洋畫的搖籃，造就了一代代藝術名家，我國近代著名雕塑家張充仁早年就在土山灣繪畫所學習西洋美術。另外，大師任伯年、劉海粟、徐悲鴻等，亦曾間接受教於畫館。曾受土山灣繪畫影響的一代美術大師徐悲鴻先生直言：『土山灣亦有可畫之所，蓋中國西洋畫之搖籃也。』此外，土山灣也是近代上海工藝和海派文化的淵源，雕塑、印刷、照相等等先進的國外技術都在此被中國五千年文化所學習。土山灣可以說是近代上海拉丁文化的發源地，也是徐匯區乃至上海市不可多得的文化遺產。