Les cathédrales primitives
L'origine de la cathédrale est auréolée de légendes qui se sont développées plusieurs siècles après sa fondation. L’une d’elles, apparue dans une chronique de 1389, assure que les druides révéraient déjà "une vierge qui devait enfanter" ou Virgini Pariturae, avant l’arrivée des premiers évangélisateurs ; croyance embellie aux 16e et 17e siècles et qui a contribué à renforcer la vénération de la Vierge. Cependant, la dévotion à Notre-Dame était déjà répandue avant le 7e siècle, deux cents ans avant la réception de la relique du Voile de la Vierge, sans qu'il soit possible d’en déterminer la date exacte d’éclosion ni d’établir quand s’instaura l'habitude de venir en pèlerinage à Chartres.
Après le violent incendie du 7 septembre 1020, l’évêque Fulbert (1006-1028), grand intellectuel de son temps et figure marquante de la cathédrale, lui donne son essor et réédifie le monument grâce à la prodigalité de Robert II le Pieux (vers 972-1031), roi des Francs, et de Guillaume V, duc d’Aquitaine (vers 969-1030). Il en fait un édifice aux dimensions considérables pour l’époque, qui sera dédicacé en 1037 après sa mort. Sous l'église supérieure qui en adopte le plan, s'étend l'immense crypte composée d’une longue galerie en fer à cheval à demi-enterrée et flanquée de chapelles absidales, terminée en 1024. Elle devient le lieu de culte souterrain de la cathédrale où l'on prie une statue de Vierge à l'Enfant, Notre-Dame de Sous-Terre.
La cathédrale actuelle
Entre 1270 et 1280, l'imposante sacristie est adjointe à l'est du porche nord. A partir de 1323, la salle capitulaire des chanoines est construite hors-oeuvre au sud-est du chevet par Huguet d'Ivry. L'année suivante, le bâtiment qui l'abrite est surélevé d'un niveau pour accueillir la chapelle Saint-Piat, destinée à l'ostentation des reliques du saint, qui font l'objet de dévotions et de pèlerinages anciens. La construction débute vers 1327 (date d'un marché passé pour l'extraction des pierres de Berchères) ou 1335, pour s'achever vers 1356, à l'exception de la tourelle nord ajoutée en 1370. Elle comporte trois travées à l'origine ; une quatrième est ajoutée ainsi qu'un escalier extérieur pour la relier à la cathédrale, grâce à une importante dotation reçue par le chapitre en 1352.
En 1417, la chapelle de Vendôme, fondée en 1413 par Louis de Bourbon (1376-1446), comte de Vendôme, après sa libération de captivité, est construite à partir de 1417 par Geoffroy Sevestre entre deux contreforts du bas-côté sud. Le clocher élevé par Jehan de Beauce sur la tour nord (dite clocher Neuf) en remplacement du beffroi en bois construit après 1134 et détruit par un incendie le 26 juillet 1506, est terminé en 1513.
Le dernier événement dramatique marquant est l’ultime incendie déclenché accidentellement le 4 juin 1836 qui détruit la charpente et la toiture en plomb mais les voûtes résistent, occasionnant peu de dommages à l'intérieur. Les travaux de restauration sont achevés en 1841, en partie grâce à une souscription ; la cathédrale reçoit une charpente métallique, en fer et fonte, et une toiture en plaques de cuivre.
Elle est classée Monument historique en 1862 et inscrite par l'UNESCO sur la liste du Patrimoine mondial de l'humanité en 1979. En 1908, la cathédrale est élevée par le Saint-Siège à la dignité honorifique d'Insigne basilique, en raison de l’ancienneté de sa fondation.
Entretien et restauration
En parallèle, la restauration et la protection de l'ensemble des vitraux, engagées depuis 1986, se poursuivent toujours. Le dégagement et la restauration des enduits intérieurs d'origine de l'ensemble de l'édifice, qui ont débuté en 2008, devraient être réceptionnés vers 2024. La restauration complète de la clôture de choeur, entreprise depuis 2015, devrait, quant à elle, arriver à son terme en 2022.
La restauration extérieure de la chapelle Saint-Piat et de la salle capitulaire (toiture, façade et vitraux) s'est achevée en 2018. Au cours de l'année 2021 démarreront la restauration intérieure (parements et peintures murales) et le nouvel aménagement du Trésor, déposé depuis 2000.
