Como todo en París, esta catedral tiene su propia historia:
En un principio los celtas celebraron en este lugar sus ceremonias, y luego los romanos levantaron un templo de devoción al dios Júpiter. También aquí existió la primera iglesia cristiana en París, la Basílica de Saint-Etienne, y luego surgió una iglesia románica que estuvo hasta 1163, cuando se da el impulso en la construcción de la catedral.
A finales del siglo XVII, durante el reinado de Luis XIV, la catedral sufrió algunas alteraciones porque túmulos y vidrieras fueron destruidos para sustituirlas por elementos del estilo Barroco. En 1793, durante la Revolución francesa, más elementos de la catedral fueron destruidos y muchos de sus tesoros, robados.
Al llegar la época romántica, se inicia un programa de restauración de la catedral, en 1844, liderado por los arquitectos Eugène Viollet-le-Duc y Jean-Baptiste-Antoine Lassus, que se extendió por veintitrés años.
En 1965, como consecuencia de excavaciones para la construcción de un parking subterráneo en la plaza de la catedral, fueron descubiertas catacumbas que revelaron ruinas romanas, de la catedral merovingia del siglo VI, y de habitaciones medievales.
En 1991, se inició otro proyecto de restauración y mantenimiento de la catedral que, aunque fue previsto para que dure diez años, continúa hasta la actualidad.
