Uno de los tesoros más preciados de la Catedral es la Arqueta de san Froilán, que se expone debajo del retablo de la capilla mayor. Siempre ha sido arca de reliquias, y en este momento guarda las de san Froilán, anacoreta y obispo, que fue uno de los pilares sobre los que se fundamentó el proyecto repoblador y misionero del último rey de Asturias, Alfonso III el Magno. Es obra de Enrique de Arte, que vino a León el año 1501, para trabajar en la Custodia del Corpus, desaparecida el año 1808, y que era una de las más grandiosas de España.
La arqueta estaba ya concluida el año 1520. En su origen era la mitad más pequeña, chapeada por ambas caras. El orfebre Suero de Argüello la dividió en dos piezas hacia el 1573, quedando guarnecidos únicamente los frentes. Esta separación se hizo para colocar el sagrario entre ambas partes. Tras varias vicisitudes, volvieron a unirse y quedar tal y como la vemos hoy. Sus diez arcos de medio punto, separados por pilastrillas, cobijan los relieves de: santa Catalina de Siena, san Pedro, san Bartolomé, san Esteban, san Pablo, san Juan, Santiago, san Lorenzo, y Catalina de Alejandría. La decoración es rica, de tipo lombardo en los elementos vegetales. Abundan candelieri, grutescos, roleos, fuentes, vides, etc. Remata en crestería calada.
Debajo de ella está el sagrario, caja enmarcada por dos columnas de fuste liso y capitel corintio. En sus portezuelas figuran san Pablo y Melquisedec. Fue hecha por Suero de Argüello el año 1586. Sobre ella, el artista Rebollo colocó un templete clásico el año 1826, en el que resaltaba la figura de san Froilán, cincelada en plata.