Építése a város központját alkotó Cité szigeten 1163-ban a szentéllyel kezdődött, és a hosszházzal, végül a főhomlokzattal 1250-ig folytatódott. Öthajós hosszháza az egyhajós, alig kiugró keresztház közbeiktatásával azonos keresztmetszetű, félkörben záródó, kettős körüljárós szentéllyel folytatódik. A belső oldalhajók fölött karzat húzódik. A szélső oldalhajókhoz és a körüljáróhoz a támpillérek között utóbb kápolnasor épült.
A főhajó oldalfalai háromszintesek. A magas, csúcsíves árkádokat kör keresztmetszetű pillérek hordják. A pillérfők abakuszáról a boltvállakig felnyúló karcsú, hármas oszlopkötegek tagolják függőlegesen az oldalfalakat. Közöttük az árkádok fölött - trifórium helyett - a karzat vakárkádokba foglalt hármas nyílásai törik át a falat. Legfelül - az eredeti alsó kör- és a felső csúcsíves ablakok helyén - nagy csúcsíves ablakok adják a bazilikális bevilágítást.
A főhajót és a keresztház szárait hatsüveges, a négyezetet, az oldalhajókat és a karzatokat keresztboltozatok fedik, a körüljárók ívét háromszögű boltsüvegek.
A nyugati főhomlokzat közel négyzetes felületét támpillérek három szakaszra osztják, de jellegét a vízszintes tagolás adja. A három, gazdag szobordíszű, tölcséres bélletű, csúcsíves kapu fölött a királygaléria szobrokkal kitöltött fülkesora húzódik, felül finomművű, áttört mellvéddel lezárva. Fölötte a főhajó szélességében nagy, sugaras mérművű rózsaablak nyílik, kétoldalt nagy vakárkádban két-két csúcsíves ablak. A homlokzatot karcsú oszlopokon nyugvó, fonódó csúcsívsorral galéria zárja le. Emögül emelkedik ki a két torony sisak nélkül befejezetlenül, egyenesen záródó felső szintje, karcsú, csúcsíves ablakpárokkal áttörve.
Az oldalhomlokzatokat, amelyeket a keresztház oromzatos véghomlokzatai szakítanak meg, a támpillérek és az egymásfölötti támívpárok tagolják. A felső támívek merészen ívelnek át osztatlanul a két oldalhajó fölött. A keresztház későbbi homlokzatain az oromzatos kapuzat fölött csúcsíves ablakok sora húzódik. Efölött pompás, sugaras mérművű, színes üvegezésű rózsaablak tölti ki a négyzetes falmezőt.
A Notre-Dame székesegyház kiforrott szerkezeti rendszerével, jól áttekinthető, világos belső terével, nyugodt, kiegyensúlyozott homlokzataival és gazdag szobordíszével a korai gótika egyik legszebb emléke.