15 января в 1831 году Виктор ГЮГО завершил работу над романом «Собор Парижской богоматери». Косвенным результатом успеха романа у читателей стало проведение реставрационных работ в знаменитом соборе.
Как считают современные археологи, на месте Нотр-Дам-де-Пари находились четыре различных храма:
1) раннехристианская церковь IV века;
2) меровингская базилика;
3) каролингский собор (перестроен после пожара в 857 г.);
4) романский кафедральный собор.
Последний был разрушен до основания, а его камни строители использовали в фундаменте нынешнего сооружения.
Строительство началось в 1163 году, при Людовике VII. Первый камень в фундамент собора заложил папа Александр III, бывший в Париже в период с 24 марта по 25 апреля 1163 года. Возможно, что строительные работы начались ещё до торжественного освящения строительства собора; сам проект был инициирован парижским епископом Морисом де Сюлли в начале его деятельности на этом посту.
Возведение собора продолжалось: в 1196 году, когда собор получил по завещанию умершего епископа Мориса де Сюлли 100 ливров для свинцовой крыши, неф здания был почти закончен. Строительство западного фасада, будущего центрального входа, с его отличительными двумя башнями, началось около 1200 года. В 1208 году были снесены ближайшие к нему дома, мешавшие строительству.
В 1240 году было окончено строительство южной колокольни, тогда же было принято решение отказаться от идеи завершения башен шпилями. Северная башня была достроена в 1250 году.
Главными создателями Нотр-Дам считаются два архитектора – Жан де Шель, работавший с 1250 по 1265 год, и Пьер де Монтрей (создатель Святой капеллы; ум. 1267), руководивший работами в 1250–1267 годы.
В строительстве собора принимало участие много разных архитекторов, о чём свидетельствуют отличающиеся стилем и разные по высоте западная сторона и башни. Башни были закончены в 1245 году, в 1315 году была закончена внутренняя отделка, а весь собор – в 1345 году. В 1351 году было закончено ограждение, изолировавшее литургический хор, где заседали на откидных креслах каноники. После этих значительных работ, если не считать более мелких модификаций, собор оставался нетронутым вплоть до XVIII века.
В ходе Французской революции (с 1789), в конце XVIII века одним из первых декретов Робеспьера было объявлено, что если парижане не хотят, чтобы «твердыня мракобесия была снесена», то они должны уплатить Конвенту мзду «на нужды всех революций, какие ещё произойдут с нашей помощью в других странах». Собор был объявлен Храмом Разума. В июле 1793 года Конвент объявил, что «все эмблемы всех царств должны быть стёрты с лица земли», и Робеспьер лично распорядился обезглавить «каменных королей, украшающих церкви».
Собор был возвращён церкви и вновь освящён в 1802 году, в тот год республиканский Сенат продлил срок полномочий консула Наполеона Бонапарта, возглавлявшего французскую республику, с десятилетнего до пожизненного (2 авг. 1802). Провозгласив себя императором (18 мая 1804), Бонапарт короновался в соборе вместе с супругой Жозефиной; торжественное венчание и помазание на царство совершал папа Пий VII (2 дек. 1804).
Сам собор находился в плачевном состоянии, ставился вопрос о его сносе. В 1831 году Виктор Гюго опубликовал роман «Собор Парижской Богоматери», написав в предисловии: «Одна из главных целей моих – вдохновить нацию любовью к нашей архитектуре». Реставрация началась в 1841 году под руководством архитектора Виолле-ле-Дюка (1814–1879). Этот известный парижский реставратор также занимался реставрацией Амьенского собора, крепости Каркассон на юге Франции и готической церкви Сент-Шапель. Восстановление здания и скульптур, замена разбитых статуй и сооружение знаменитого шпиля длились 23 года. Виолле-ле-Дюку также принадлежит идея галереи химер на фасаде собора: статуи химер установлены на верхней площадке у подножия башен. В эти же годы были снесены постройки, примыкавшие к собору, в результате чего перед его фасадом образовалась нынешняя площадь.
С 1965 по 1972 годы на площади перед собором проводились археологические раскопки, которыми руководил парижский инспектор археологических работ Мишель Флёри.
К юбилейным мероприятиям в честь 850-летия собора (длившимся почти год – с 12 декабря 2012 до 24 ноября 2013), для собора были отлиты девять новых колоколов (общие затраты на создание новых колоколов оценивались в 2 млн евро), также реконструирован орган. К юбилею был приурочен ряд религиозных и культурных инициатив, подготовкой которых занимались совместно парижская архиепархия и власти французской столицы, в январе почта Франции выпустила две памятные почтовые марки. Специально созданный «маршрут паломника» помогал ознакомиться с малоизвестными фактами о прилегающей к собору территории и тайнами двора.
Мюзикл «Notre-Dame de Paris» дебютировал в Париже 16 сентября 1998 года. Мюзикл попал в Книгу Рекордов Гиннеса, как имеющий самый большой успех в первый год работы.