Dans l'absidiole sud de l'église est exposée, au-dessus d'un autel d'orfèvrerie, l'image de la Vierge. Cette statue en bois, du XIe ou du XIIe siècle, est une des plus anciennes de France.

Initialement, les Dijonnais appelaient cette statue Notre-Dame de l'Apport, c'est-à-dire du marché, car l'église était proche de lieux de commerce. Au XVe siècle, le nom de Notre-Dame de l'Espoir est également attesté. Au XVIIe siècle, le nom de "Notre-Dame de Bon-Espoir" prévalut.

A l'origine, la statue a été faite pour être vue sans parure supplémentaire, puisque le sculpteur a dessiné le relief des vêtements. Marie était représentée assise sur un siège, dont il ne reste rien. Le dos de la statue a en effet été scié verticalement il y a très longtemps.
La Vierge tenait également sur ses genoux l'enfant Jésus, brisé à la Révolution. Les mains de Marie avaient déjà disparu auparavant.