Il Monastero Cistercense sorto per volontà del Duca Carlo Emanuele I, accolse i Monaci Cistercensi di San Bernardo, del ramo francese detti "Foglianti", ai quali era stata affidata l'ufficiatura della Basilica.
Il progetto, dovuto all'architetto di corte Ascanio Vitozzi, è coevo del tempio mariano.
Consisteva in origine di un solo lato, divenuto abitabile a partire dal 1613.
Grazie ai successivi ampliamenti, si presenta ora come un'imponente costruzione quadrilatera che si sviluppa attorno al chiostro ed è unita alla Basilica da un corridoio chiamato "ala di Madama reale".
Oltre al chiostro si possono ammirare il refettorio con gli affreschi di Mattia Bortoloni (cui si deve in particolare la Cena di Emmaus) e di Felice Biella, risalenti al XVIII sec.; il vestibolo con il monumentale lavabo marmoreo; il coro, collocato nel corpo basilicale, l'ampio corridoio delle celle monastiche; l'ingresso in pietra arenaria (su probabile disegno di Francesco Gallo, autore della cupola); l'imponente scalone... consumato dai passi dei monaci e la cappella.
Notevoli sono pure gli appartamenti abbaziali, adibiti oggi ad abitazione e uffici.