Situé dans le déambulatoire de la Cathédrale, le musée abrite une collection considérable de l’art valdôtain des siècles XIIIème et XVIIIème, en présentant non seulement les objets qui composent l’important trésor de la Cathédrale, mais aussi œuvres d’art provenant des différentes paroisses de toute la Vallée.
Parmi les exemplaires les plus précieux, un camée de l’époque romaine serti de pierres et de perles datant du XIIIème siècle, utilisé comme boucle de chape ; autre pièce unique est le diptyque consulaire d’Onorio, témoignant de l’art romain tardif.
Très intéressantes les sculptures gothiques, entre lesquelles un palium en bois sculpté au XIIIème/ XIVème siècle.
La collection d’orfèvrerie, extrêmement riche, compte des pièces françaises d’art limousin, de précieux bustes reliquaires en argent ciselé et incrustés de cristal et de pierres. A citer le grand coffre-reliquaire de Saint-Grat, dont l’exécution, initialement confiée à Guglielmo di Locana, fut complétée à sa mort par Jean de Malines.
Le musée accueille aussi une collection de sculptures sépulcrales en marbre réalisées au quinzième siècle par l’artiste valdôtain Stefano Mossettaz.