La Chiesa Santuario
La costruzione della chiesa avvenne grazie ad una legge votata dal Parlamento che stanziava dei fondi per l'edificazione di nuove chiese nelle zone industriali di recente espansione. Al finanziamento statale corrispondente, più o meno, alla metà del necessario seguì una mobilitazione generale della popolazione per la raccolta di offerte.
L'entusiasmo, secondo la testimonianza del primo parroco, padre Pompili, fu grande; anche la "Società Cogne" e l'amministrazione regionale fornirono sostanziosi contributi. Il progetto fu disegnato dall'architetto Reviglio di Torino. I lavori iniziarono e procedettero speditamente: l'8 dicembre 1954 monsignor Blanchet presiedeva la cerimonia della posa della prima pietra e due anni dopo, il 7 settembre 1956, nella festa di San Grato patrono della diocesi, benediceva alla presenza di moltissimi fedeli e delle autorità la nuova chiesa, che da quel giorno divenne la sede della parrocchia. Così, ritornava alla Cattedrale la chiesetta di Santa Croce, che per alcuni decenni era stata il punto di riferimento dei cristiani del Quartiere Cogne.
La chiesa, costruita parte in pietra a vista, parte in cemento, è preceduta da un portico sorretto da due colonne monolitiche. L'interno è a tre navate divise da pilastri ricoperti di marmo. Nel breve arco della sua storia, l'interno della chiesa di Maria Immacolata è stato arricchito da alcuni interventi artistici, volti a rendere più accogliente e caldo il suo aspetto, nell'insieme un po' austero. L'altare maggiore, su disegno dell'architetto Carlo Siffredi, fu consacrato insieme con la chiesa il 25 marzo 1962. La statua della Vergine, in legno, che domina la navata centrale, è opera di un artista di Ortisei. Gli altari laterali sono sormontati da due affreschi raffiguranti il Sacro Cuore e san Giuseppe; entrambi sono opera di Carlo Morgari. La cappella invernale, in fondo alla navata sinistra, è stata dedicata a sant'Eugenio di Mazenod e contiene due opere in bronzo: il "Crocifisso-Risorto" e la porta del tabernacolo in bassorilievo, dello scultore Fernando Regazzo. Un grande mosaico policromo, sulla parete orientale del presbiterio, intende rappresentare la protezione di Maria sulla valle, simboleggiata dal Monte Bianco, e sulla città, attraverso le raffigurazioni dell'arco di Augusto e della Cattedrale. Venti vetrate istoriate riproducono i dodici apostoli, degli angeli, sant'Anselmo, nativo di Aosta, e sant'Eugenio; altre sedici piccole vetrate raffigurano la scienza e la carità, le beatitudini, lo stemma pontificio ed episcopale. Due rosoni, nella parete nord e sud del presbiterio, mettono in scena rispettivamente Maria e Giovanni ai piedi della croce e l'incoronazione della Vergine in cielo. Ai piedi del complesso marmoreo che sorregge la statua della Vergine Immacolata, riposano le spoglie di monsignor Maturino Blanchet (' 1974), già membro della congregazione degli Oblati, vescovo di Aosta dal 1946 al 1968, tra i principali promotori della costruzione della chiesa.
Santuario Diocesano
Il 21 settembre 1986, durante i festeggiamenti per il trentennale della benedizione, la chiesa è stata elevata canonicamente alla dignità di santuario mariano della diocesi, sotto il titolo di Maria Immacolata Regina della Valle d'Aosta. In quell'occasione il vescovo di Aosta, monsignor Ovidio Lari, ha solennemente incoronato la statua che sovrasta l'altare maggiore, con un diadema realizzato con le offerte degli abitanti della parrocchia e benedetto da Giovanni Paolo II durante la sua visita apostolica alla diocesi di Aosta. Il santuario è meta del pellegrinaggio diocesano dell'ultima domenica di settembre, a conclusione dei pellegrinaggi estivi ai vari santuari mariani della Valle.