Une cathédrale préromane a été construite dans la deuxième moitié du Xème siècle et achevée au début du XIème siècle. Elle est connue sous le nom de Notre Dame de la Basse Œuvre. Il ne subsiste de cette église que la façade occidentale et les trois premières travées de la nef, le reste de l’édifice ayant été détruit progressivement pour édifier la cathédrale actuelle, la « Haute Œuvre ».

La Basse Œuvre fut endommagée par un incendie en 1225, il fut alors décidé de construire une nouvelle cathédrale dédiée à Saint Pierre, selon le style gothique de l’époque. Le chantier commença aussitôt. Le chœur et l’abside étaient achevés en 1272, date de la première messe dite dans le chœur.

Le 28 novembre 1284, 12 ans après l’achèvement des travaux, les voûtes du chœur s’effondrent, l’abside sans trop de dommages survit à l’écroulement. Les travaux de consolidation du chœur et de reconstruction des voûtes s’achèvent vers 1338. Les grandes arcades des travées droites furent recoupées par des piles intermédiaires soutenant des arcs doubleaux secondaires pour transformer les voûtes initialement quadripartites, sans doutes trop larges, en voûtes sexpartites. Les images ci-dessous visualisent la structure initiale. L’étage des fenêtres hautes a été totalement repris, on ignore comment il était à l’origine.

La structure de l’édifice était correctement conçue pour rester en équilibre durant des siècles mais la résistance des matériaux et la réalisation des scellements fut insuffisante pour résister aux énormes pressions dont ils étaient l’objet.

En 1499, à la fin de la guerre de Cent Ans, le projet de construction de la cathédrale fut repris. Le plan adopté ainsi que l’élévation sont dans la continuité de ce qui était prévu au XIIIème siècle. Le transept est achevé en 1551.

En 1560 une gigantesque tout lanterne haute de 153 mètres est érigée au dessus du carré du transept. Elle s’effondre en 1573, entrainant la destruction des voûtes des bras et du carré du transept.

En 1600 débute la construction de la nef. Une seule travée, à laquelle sont adossés deux puissants contreforts pour assurer l’équilibre de l’ensemble, sera édifiée. La construction de l’église s’arrête définitivement.

Au fur et à mesure des travaux la Basse Œuvre fut progressivement amputée, il n’en reste que les trois premières travées.

A la Révolution les sculptures des portails furent détruites.

Au XIXème siècle des projets pour agrandir la nef furent présentés mais refusés.

Depuis la cathédrale fait l’objet de soins permanents pour en garantir la stabilité. De puissants étais ont été placés dans les bras du transept pour contrebuter les poussées du chœur, l’absence de nef fragilisant l’ensemble.