Situado en el deambulatorio de la catedral, el museo presenta una panorámica significativa del arte valdostana de los siglos XIII-XVIII. Además de los elementos del rico tesoro de la catedral, expone obras de arte de diferentes parroquias del Valle.
Entre los objetos más valiosos figuran un camafeo de la época romana engastado en oro con piedras y perlas del siglo XIII, utilizado como hebilla de una capa pluvial; entre las piezas únicas figuran un díptico consular de Honorio, testimonio del arte tardorromano.
Son muy importantes las esculturas góticas; una de las obras más antiguas es un retablo de madera esculpida del siglo XIII/XIV.
Resulta riquísima la muestra de orfebrería, con objetos franceses de arte del Lemosín, preciosos bustos relicarios de plata grabados y engastados con cristales y piedras. Algunas piezas son excepcionales, como la gran caja-relicario de San Grato, cuya realización fue encargada a Guglielmo di Locana y, tras su muerte, pasó al flamenco Jean de Malines.
Del museo también forma parte una selección de esculturas de mármol sepulcrales, obras del siglo XV del artista valdostano Stefano Mossettaz.