Depuis le IVe siècle où est mentionné le premier évêque Adventus, la cathédrale a été plusieurs fois reconstruite. Après l’incendie de 1020, l’évêque Fulbert, à l’enseignement influent, fait édifier la cathédrale romane, à laquelle on ajoute une nouvelle façade à partir de 1134.
En 1194 un incendie détruit l’édifice à l’exception de la crypte et de la façade. Aussitôt après démarre la construction de la cathédrale gothique, longue de 130 mètres.
Son sol d’origine présente un labyrinthe dans la nef. Notre-Dame de Chartres est consacrée en 1260. C’est dans cette cathédrale que le roi Henri IV est sacré le 27 février 1594. Un nouvel incendie détruit sa toiture en 1836.
Notre-Dame de Chartres constitue une étape essentielle dans l’évolution des cathédrales gothiques.
Entreprise trente ans après Notre-Dame de Paris, elle annonce le gigantisme, le verticalisme et l’extrême évidement des murs de Reims, Amiens et Beauvais. Elle a conservé ses vitraux et un décor sculpté monumental d’une exceptionnelle qualité. En 1979 elle est inscrite sur la liste du Patrimoine mondial par l’Unesco. Fait rare, Notre-Dame de Chartres a conservé l’intégralité de son décor sculpté et vitré.
Neuf portails sculptés se répartissent par trois sur chacune des trois façades. Ils offrent une mise en scène didactique et spectaculaire de l’histoire religieuse. Le portail royal illustre l’innovation technique de la statue colonne au milieu du XIIe siècle, combinant support et décor dans le même bloc de pierre. Les portails du transept ont été sculptés peu après 1200. Quant aux vitraux, ils se répartissent sur 150 fenêtres, soit une surface d’environ 2 500 m2.
Ceux des trois baies de la façade occidentale datent du XIIe siècle, comme celle de Notre-Dame de la Belle Verrière dans le chœur. La plupart des autres vitraux datent du XIIIe siècle. Leur réalisation, d’un coût très élevé, résulte des dons de corporations, évêques, princes ou rois.
L’histoire de la cathédrale de Chartres est jalonnée d’incendies. Celui du 4 juin 1836 détruit la forêt, c’est-à-dire la charpente en bois de châtaignier du XIIIe siècle. Lorsque l’ingénieur Émile Martin remporte le concours de la reconstruction, le choix d’une charpente métallique, solide, durable et anti-feu s’impose. La fabrication, le transport et l’assemblage durent six mois. La charpente a la forme d’une coque renversée de bateau. La pente très raide des arbalétriers rappelle les arcs brisés d’un édifice gothique. Cette charpente métallique est l’une des plus anciennes en France.