Il Museo della Lacrimazione è considerato come il più rilevante dei tre Musei presso il Santuario, in quanto contiene documenti, fotografie e articoli di giornale che descrivono l’evento della "Lacrimazione della Madonna a Siracusa", nonché numerosi oggetti collegati a tale episodio.

Tra questi si possono trovare alcuni stracci usati per pulire la statua lacrimosa della "Madonnina", le provette e gli strumenti impiegati per analizzare la composizione chimica delle lacrime (che si mostrarono essere "umane" con una composizione identica a quella delle lacrime di un bambino), una scrivania in legno su cui si attestò l’autenticità delle lacrime versate dalla "Madonna", la cazzuola con la quale fu collocata la "Prima Pietra" del Santuario nel 1964, l’anello pontificale del Monsignor Ettore Baranzini che fu Arcivescovo di Siracusa nei venti anni in cui si diffuse il culto alla "Madonna delle Lacrime" (1953 - 1973), la "Croce" in oro di Monsignor Sebastiano Rosso primo rettore del nascente "Santuario", un Calice e un Ostensorio d’argento donati dalla famiglia Cassone e diversi preziosi ex voto.