A catedral atual de Chartres foi construída principalmente entre 1194 e 1220, depois que um incêndio destruiu boa parte da igreja românica anterior, cujas origens remontam ao século XI. A torre norte foi refeita em estilo gótico flamejante entre 1507 e 1513. A obra foi financiada por doações de reis, nobres e cidadãos comuns de toda a Europa, e a catedral era um importante destino de peregrinação, por guardar a relíquia conhecida como Sancta Camisa, associada à Virgem Maria.
Chartres foi pioneira no uso sistemático de contrafortes voadores para sustentar as paredes altas, o que permitiu paredes mais finas e janelas muito maiores — solução depois adotada em catedrais como Amiens e Reims. O edifício preserva 176 vitrais medievais dos séculos XII e XIII, o conjunto de vitrais medievais mais completo hoje preservado no mundo, incluindo o famoso vitral da "Notre-Dame de la Belle-Verrière" e três grandes rosáceas.
Os três portais esculpidos da fachada narram, em pedra, temas teológicos e cenas bíblicas para uma população majoritariamente analfabeta. A catedral foi declarada Patrimônio Mundial da UNESCO em 1979, e um projeto de restauração de doze anos, concluído em 2018, recuperou as cores originais (tons claros) de suas paredes internas, gerando controvérsia entre críticos que preferiam o aspecto escurecido pelo tempo.
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