Des origines au XVe siècle
Suite à une évangélisation précoce, une première église cathédrale est bâtie à Chartres au début du VIe siècle sur des vestiges antérieurs et sans doute très tôt placée sous le patronage de la Vierge.
Elle disparaît au cours de l'incendie de la ville par Hunald d'Aquitaine en 743 et est alors remplacée par un deuxième bâtiment, qui conserve le plan du précédent en doublant toutefois la largeur de la nef par l'ajout de deux bas-côtés. Celui-ci est détruit en 858 lors d'une incursion des Normands, qui pillent et incendient la ville de Chartres.
En 876, une relique importante, la chemise de la Vierge, est remise à Chartres par Charles le Chauve. Celle-ci va attirer les pèlerins en très grand nombre au cours des siècles suivants.
Utilisant les fondations restantes comme crypte, une troisième cathédrale est édifiée sur un plan quelque peu modifié dans lequel on voit l'apparition de deux tours absidiales, l'épaississement des murs extérieurs et l'allongement de la nef.
Cette cathédrale ayant été détruite par un incendie en septembre 1020, une reconstruction va être rapidement mise en place, selon la volonté de l'Évêque Fulbert.
Celui-ci, qui avait été élève de Gerbert d'Aurillac (le futur pape Sylvestre II) à Reims, était devenu écolâtre puis Évêque de Chartres entre 1006 et 1028, date de sa mort. Juriste et théologien réputé, il contribua personnellement au rayonnement de l'école de Chartres à travers toute l'Europe.
Pour ce nouvel édifice, achevé en 1037 sous l'épiscopat de Thierry après un autre incendie qui touche la charpente en 1030, les fondations antérieures vont être à nouveau réutilisées, et le plan général existant précédemment conservé.
Le 5 septembre 1134, un nouvel incendie se déclare dans la ville, et détruit notamment l'hôtel-Dieu, situé alors à proximité de la cathédrale.
Que celle-ci ait été atteinte à cette occasion ou que la destruction des bâtiments environnants ait été mise à profit, des travaux importants, portant sur l'édification d'un triple portail encadré par deux tours, vont débuter peu après dans sa partie occidentale.
Cependant, par manque de moyens financiers, seule la tour sud est achevée, la tour nord étant surmontée provisoirement d'un clocher en bois recouvert de plomb.
Un quatrième incendie frappe la cathédrale, le 10 juin 1194. Immédiatement, des travaux de reconstruction sont initiés et c'est à cette époque que les principaux vitraux (et notamment la rosace) vont être mis en place.
Bien que l'essentiel en ait été achevé dès 1230, la dédicace de la cathédrale marquant la fin des travaux n'interviendra qu'en 1260.
Elle ne connaîtra alors plus d'autres modifications réellement importantes jusqu'en 1506.