De stad Chartres is sinds de oudheid van religieus belang geweest. Hier werden druïdenceremonies gehouden rond een bron die later onder de crypte van de kathedraal werd ontdekt.
Op dezelfde plaats stond enige tijd later een Gallo-Romeinse tempel. De eerste christenen richtten er in de 4e eeuw een basiliek op en de heilige Bernardus predikte er in 1146 de Tweede Kruistocht. Later in de geschiedenis was Chartres de kroningsplaats van Hendrik IV in 1594.
De kathedraal van Chartres, gewijd aan Notre-Dame (Onze-Lieve-Vrouw), kreeg sterke associaties met de cultus van de Maagd. Latere middeleeuwse volharding dat het christendom al in de 1e eeuw n.Chr. naar Chartres kwam, was verbonden met plaatselijke legenden over de cultus.
Er werd beweerd dat Chartres in druïdische tijden het centrum was van een profetische cultus, gewijd aan ‘een Maagd die zal baren’, en er was een miraculeus standbeeld om dat te bewijzen. Andere onderdelen van de legende waren een put in de crypte van de kathedraal, die werd geheiligd door de overblijfselen van martelaren die erin werden geworpen, en de aanwezigheid van de tuniek van de Maagd.
Het verhaal werd in de loop der eeuwen uitgewerkt, maar het kwam vooral tot bloei in de late Middeleeuwen en tijdens de Barok, toen het met succes werd versmolten met het beeld van de kathedraal zelf.
Het gebouw als geheel dateert uit de 13e eeuw. Onder de majestueuze overgebleven delen van de 12e-eeuwse westgevel van de kathedraal bevinden zich echter de oude klokkentoren, met zijn 338 meter hoge foutloze spits, samen met de Koninklijke Deuropening en zijn prachtige ramen.
De immense kerk is het werk van een onbekende meester. Gebouwd om grote aantallen gelovigen te herbergen, heeft de hoge gotische kathedraal afwisselend cilindrische en achthoekige zuilen, rationeel ontworpen steunberen en ribgewelven die tot 121 voet hoog reiken.
Tussen 1507 en 1513 bouwde Jean Texier een nieuwe klokkentoren. Deze torenspits van 3 meter hoog is voorzien van kantwerk in de flamboyante stijl van een later tijdperk.
Daarna, beginnend in 1514, kerfden Franse meesters uit de Renaissance en het tijdperk van het classicisme het koorhek, waarop het leven van de Maagd Maria en Christus is afgebeeld.
Het Grote Orgel, dat een 15e-eeuwse zolder beslaat, werd in 1971 volledig gerestaureerd. Dit neo-klassieke hedendaagse instrument is het middelpunt van de zondagse zomerconcerten.
De kathedraal van Chartres was een van de eerste plaatsen die in 1979 op de Unesco-lijst van werelderfgoed werden geplaatst. Ze wordt beschouwd als een van de grote meesterwerken van de gotische architectuur.
Chartres was de eerste kathedraal die op grote schaal gebruik maakte van vliegende steunberen. Ten tijde van haar bouw had zij het hoogste dak in de westerse wereld (ongeveer 38 meter).
In tegenstelling tot de meeste middeleeuwse kathedralen werd de kathedraal van Chartres in het begin van de 13e eeuw snel voltooid volgens één enkel plan. In tegenstelling tot bijna alle andere middeleeuwse kathedralen is de kathedraal nooit ingrijpend verbouwd of uitgebreid (afgezien van de 16e-eeuwse tweede torenspits). De 176 originele gebrandschilderde ramen vormen de meest complete verzameling middeleeuws gebrandschilderd glas ter wereld.
De kathedraal is vermoedelijk de vijfde op deze plaats. De stad Chartres, 50 mijl ten zuidwesten van Parijs, was een van de grote centra van middeleeuwse geleerdheid, lang voordat universiteiten werden opgericht. In de 10e eeuw werd het, en is het nog steeds, een belangrijk katholiek bedevaartsoord door de verwerving van een bijbels relikwie: een “sluier” die Maria zou hebben gedragen tijdens de geboorte van Jezus.