Le trésor d'une cathédrale désigne autant les objets qui le constitue que le lieu où ils sont conservés. Ces objets sont les reliquaires, les vases sacrés, les ex-voto qui peuvent être des objets précieux.
Avant la Révolution ce mobilier était disposé dans des salles aménagées dans la clôture du choeur. Les éléments rassemblés après le démembrement révolutionnaire ont été conservés à la sacristie puis à une date récente (vers 1970) transférés dans la chapelle Saint-Piat, bel édifice du 14ème siècle situé au chevet de la cathédrale. Dans cet espace sont présentés les objets : orfèvrerie et paramentique, puis une section lapidaire. A l'avenir, cette partie lapidaire devra rejoindre les éléments de la statuaire provenant du portail royal et pour lors déposés à la crypte.

La notoriété du sanctuaire marial attira à Chartres des pièces insignes tel le Voile de la Vierge. Ce tissu venant de Constantinople était devenu la propriété de Charlemagne, grand-père de Charles le chauve, qui l'offrit à la cathédrale en 876. Il est depuis peu présenté dans une chapelle du déambulatoire. Ce voile uni a longtemps enveloppé dans une écharpe de l'impératrice Irène de Constantinople, décoré de fleur et d'oiseaux s'inspirant de l'art égyptien. Cette écharpe est présentée au revers de la grande vitrine au dessous des ex-voto indiens.

Face à cette vitrine est exposé un ensemble de vêtements taillés pour habiller la Vierge du Pilier, ce don de Monsieur Olier, fondateur du séminaire Saint-Sulpice de Paris au 17ème siècle, se décompose d'une robe qui est un travail parisien du 17ème puis d'une grande écharpe ottomane du 16ème.

Au centre de la vitrine principale, se trouve une petite armoire qui, portes ouvertes, forme un triptyque, elle est désignée sous le nom de tabernacle de Saint-Aignan, ce meuble est décoré d'émaux de Limoges du début du 13ème siècle.

Dans la même vitrine nous avons une variété de belles pièces : crosse émaillée du 13ème, navette à encens en forme de nef du 16ème, un calice offert par Henri III en 1582, l'ex-voto de Madame Elisabeth et la crosse en bois doré de l'évêque constitutionnel.

La partie lapidaire consiste essentiellement en éléments du jubé du 13ème. Le vandalisme canonial, en 1763, avait brisé et enfoui dans le pavage un ensemble de sculptures dont on a pu récupérer une très belle nativité.

On peut se laisser à rêver sur des éléments partis à la fonte des métaux à la période révolutionnaire. Quelques pièces qui n'étaient pas faites pour ce creuset subsistent, certaines en dehors de Chartres, tel le camé sur agate de Jupiter, exposé au cabinet des Monnaies et médailles de la Bibliothèque Nationale.