זו הקתדרלה השלישית באתר, שתי הקודמות נהרסו. העבודה הראשונה על הקתדרלה התחילה ב-1145 בסגנון גותי מוקדם ונמשכה עד 1214 בסגנון גותי מוקדם. המגדל המרכזי וצריח המצלב הושלמו רק ב-1876 בידי ז'אן-אנטואן אלאבואן (Jean-Antoine Alavoine). בין האדריכלים שהיו אמונים על בניית הקתדרלה היו ז'אן דה באייה (Jean de Bayeux), ז'אן פרייה (Jean Périer) וז'אנסון סלבאר (Jeanson Salvart).
במאה ה-18 הלאימה צרפת את הקתדרלה ומכרה חלק מהריהוט והפסלים שלה. מעקות וגדרות הברזל בקתדרלה נמכרו והותכו כדי לייצר רובים.
הקתדרלה הופצצה באפריל 1944 וספגה מספר פגיעות ישירות. רק במזל לא נפגעו עמודיה הראשיים. ברם, הפצצות גרמו לנזק לאגף הדרומי של הקתדרלה והרסו שני חלונות רוזטה. הפצצה נוספת גרמה לשריפת המגדל הצפוני והתכת הפעמונים שבו.
ב-1999 הפילה סופה צריחון מעץ מצופה עופרת, דבר שגרם נזק לבית המקהלה.
גובה המגדל הדרומי בחזית המערבית, מגדל Tour du Beurre, הוא 75 מטר והוא הושלם במאה ה-15 בסגנון Flamboyant. גובה צריח המצלב, הוא כאמור, 151 מטר. אורך הקתדרלה הוא 144 מטר ורוחבה בטרנספט הוא 57 מטר. הספינה הראשית מתנשאת לגובה של 28 מטר.
קתדרלת רואן מוכרת מאוד מסדרת הציורים של הצייר הצרפתי האימפרסיוניסטיקלוד מונה אשר צייר אותה בזמנים שונים של היממה. מונה הציג בתערוכה בשנת 1895 20 ציורים שונים של חזית הקתדרלה - כל אחד בצבעים שונים ובתחושה אחרת לגמרי. כל הציורים גם הציגו רק את חלקה הנמוך של החזית ממבט של אדם העומד בקרבתה וצריחיה הגבוהים של הקתדרלה לא הופיעו בציוריו כלל.
הקתדרלה היוותה השראה אמנותית למספר אמנים צרפתיים נוספים ביניהם גוסטב פלובר אשר קיבל השראה מחלונות הויטראז' של ג'וליאן הקדוש וסלומה וביסס עליהם שניים מתוך שלושת הסיפורים שלו וכן גם הסופר ז'וריס-קרל וויסמנס שכתב את "La Cathédrale", רומן המבוסס על חקירה אינטנסיבית של קתדרלת רואן.