Le Sanctuaire possède trois reliques insignes.

La première relique (une partie d'os d'un doigt de sainte Anne) fut obtenue du Chapitre de Carcassonne, et apportée au Sanctuaire, le 12 mars 1670, par Mgr François de Laval.

La première grande relique arrive à Sainte-Anne le 26 juillet 1892, don du Pape Léon XIII. Il s'agit d'un fragment de 4 pouces de l'avant-bras de sainte Anne obtenu de la Basilique de Saint-Paul-hors-les-Murs. Elle est apportée de Rome par Mgr Joseph-Calixte Canac-Marquis, (1821-1904).

Enfin, le 3 juillet 1960, on intronise la grande relique de sainte Anne (l'avant-bras de sainte Anne), donnée par le Bienheureux Jean XXIII, en provenance, elle aussi, de Saint-Paul-hors-les-Murs.