Die heutige Piazza Giovanni XXIII erhebt sich im südlichen Teil des heiligen Bereichs des Forum Romanum während der Zeit der Augusta Praetoria, die spektakulär vom Cryptoporticus geprägt ist. Die entscheidende Bedeutung dieses Gebiets für das Leben der Stadt war nicht weniger bedeutsam in den Jahrhunderten, in denen der fortschreitende Niedergang und das Ende der römischen Welt endeten: östlich des Cryptoporticus in Das erste Gebäude, das dem christlichen Glauben gewidmet ist, wurde errichtet.

In diesem bereits bestehenden Komplex wurde gegen Ende des 4. Jahrhunderts die Kathedrale errichtet. Es war ein Gebäude von imposanter Ausdehnung, mit einem einzigen Apsidenschiff, mit einem Baptisterium im Westen und verschiedenen Nebenräumen, von denen einer als Zweitkapitel bestimmt war.

Die Fassade war wenige Meter von den Strukturen des östlichen Flügels des Cryptoporticus entfernt und durch die Strukturen des Haupttaufhauses praktisch mit demselben verbunden. Dieser Komplex, zu dem einige südliche Räume hinzugefügt wurden, um als Bischofssitz oder Wohnstätte für den Klerus genutzt zu werden, wurde mehrere Jahrhunderte lang genutzt. Sein Aussehen wurde bis auf ein spätmittelalterliches Gebäude nicht wesentlich verändert konstruktive Phase, bis zu der Zeit der großen romanischen Baustelle, die der Kathedrale den Anschein gab, den sie noch heute im Wesentlichen hat.

Der bedeutende Zyklus von Fresken, die auf dem Dachboden der Kirche zum Vorschein kamen, stammt ebenfalls aus dieser Phase des 11. Jahrhunderts: Zusammen mit denen von Sant'Orso haben sie dazu beigetragen, dass Aosta zu einem der Hauptthemen wurde Zentren ottonischer Kunst in Europa.
In der zweiten Hälfte des 11. Jahrhunderts wurde der Westkörper des Gebäudes komplett umgebaut. Er bestand aus zwei Türmen und einer überhängenden zentralen Apsis. Im 13. Jahrhundert wurden zwei der fünf ursprünglichen Apsiden abgerissen und der ambulante Bereich wurde errichtet gebaut, ein ringförmiger Gang um den Chor herum.

Zwischen dem 15. und den frühen Jahren des 16. Jahrhunderts planten die Bischöfe von Aosta eine radikale Restaurierung der Kirche und bereicherten sie mit zahlreichen Kunstwerken. Der obere Chor, der von einem hölzernen Kruzifix aus dem 14. Jahrhundert dominiert wurde, besitzt zwei um 1460 geschnitzte Sitzreihen. Auf dem Boden befinden sich zwei Mosaike aus dem 12. und 14. Jahrhundert, die die Monate des Jahres repräsentieren, sowie eine Serie von echten und fantasievollen Tieren zusammen mit den Flüssen Tigris und Euphrat.

Der Hauptaltar ist barock aus schwarzem Marmor mit mehrfarbiger Einlegearbeit. Vom Chor gehen zwei Treppen hinab, eine rechts und eine links, sie bieten Zugang zur Krypta aus dem 11. Jahrhundert. Ihr Grundriss gliedert sich in drei Schiffe, die durch bewegliche kleine mittelalterliche Säulen und robuster wiederverwendeter Romanik getrennt sind Säulen. An der unteren Wand sind die ursprünglichen Eingänge nach Westen sichtbar.

Die Fassade der Kathedrale besteht aus zwei Teilen: einem Atrium aus dem 16. Jahrhundert und einem neoklassischen vorderen Teil, der 1848 hinzugefügt wurde. Das Atrium hat ein elegantes architektonisches Design aus Terrakotta, Sie ist mit Statuen und Fresken geschmückt, die das Leben der Jungfrau Maria darstellen, der die Kirche gewidmet ist, ein hervorragendes Beispiel für Renaissancekunst im Aostatal.

Neben der Kirche, im Norden, befindet sich der Kreuzgang. Es handelt sich um ein trapezförmiges Gebäude, das 1460 fertiggestellt wurde und ein ähnliches Gebäude ersetzt, das bereits im 11. Jahrhundert stand. Seine architektonischen Elemente zeichnen sich durch unterschiedliche Materialien aus: Grauer Bardiglio, der für die Pilaster verwendet wird, wechselt mit kristallinem Kalk für die Kapitelle und Kalkstein für die Bögen. Es gibt zwei Arten von Kapitellen: Einige sind mit pflanzlichen Motiven und Figuren von Menschen und Tieren geschmückt, andere haben die Namen derer, die zu dem Bauwerk beigetragen haben. Auf dem zentralen Platz befindet sich eine romanische Säule, die von einer korinthischen Hauptstadt überragt wird, wahrscheinliche Zeugnisse des nahe gelegenen forensischen Bereichs. Um 1860 wurde der südliche Flügel des Kreuzgangs größtenteils abgerissen, um Platz für die neugotische Rosenkranzkapelle zu schaffen.

Das Schatzmuseum bietet einen umfassenden Überblick über die Kunst des Valle d'Aosta zwischen dem 13. und 18. Jahrhundert. Es kombiniert Stücke aus dem reichen Domschatz der Kathedrale mit bestimmten Kunstwerken, die aus verschiedenen Pfarreien im Tal stammen.