Joyau de l'art roman, la basilique Saint-Sernin, commencée vers 1070, si elle n'eut heureusement pas à subir les mêmes outrages que le prieuré de la Daurade, connut néanmoins quelques déboires après la Révolution. Les vestiges que conserve le musée des Augustins sont effectivement les témoins de deux campagnes de construction dont l'une laissa inachevé le portail de la façade occidentale vers 1120, tandis que l'autre est aujourd'hui invisible, puisque le cloître construit vers 1120-1140 fut détruit au début du XIXe siècle. Aussi ces sculptures se présentent-elles comme des maillons indispensables à la connaissance à la fois de l'histoire de l'édifice et de la sculpture romane toulousaine.

Le bas-relief en marbre le Signe du Lion et le Signe du Bélier, dont la célébrité n'a d'égale que le mystère de son iconographie, faisait à l'origine probablement partie du portail occidental. Il constitue, vers 1120, par son traitement plastique proche de la ronde-bosse et ses réminiscences antiques, l'apogée de l'art sculpté à la basilique. Son style le rapproche en outre de l'art du portail des Orfèvres de Saint-Jacques-de-Compostelle.

Du cloître disparu sur l'emplacement duquel s'étend désormais la place Saint-Sernin, le musée conserve une série de chapiteaux dont le répertoire animalier et ornemental inaugure la propension pour le décoratif qui prévalut dans la sculpture romane toulousaine pendant toute la seconde moitié du XIIe siècle.