L’ancienne cathédrale a été incendiée le 6 mai 1210, ainsi qu’une grande partie de la ville. Un an plus tard, on commençait à monter les nouveaux murs au-dessus des fondations, à l’instigation de l’archevêque Aubry de Humbert († 1218). L’archevêque a concédé une partie considérable de ses terres à l’extension de la nouvelle cathédrale, au sud et à l’est, par la suite de grandes difficultés sont rencontrées à l’acquisition de terrains souvent bâtis, au nord et à l’ouest. La cathédrale antérieure devait être détruite au fur et à mesure de l’avancée des travaux, afin d’assurer la continuité du culte.
Stimulé par d’importantes mises de fonds obtenues non sans démêlés avec le magistrat et la bourgeoisie, le chantier de la cathédrale fut mené avec une telle rapidité, au départ, qu’au bout de dix ans, vers 1220-1221, les chapelles rayonnantes, le déambulatoire accès aux chapelles, sont mis en service ; le transept sud est élevé jusqu’au départ des grandes voûtes et le transept nord à hauteur du rez-de-chaussée.
Durant la décennie suivante de 1220 à 1230, le chantier progresse aussi rapidement : les murs de la face ouest du bas-côté du transept et les collatéraux de la nef furent alors édifiés sur les cinq travées orientales, préservant l’ancienne nef, plus étroite, où les offices pouvaient encore se dérouler en 1228. Cinq ans plus tôt, en 1223, avait eu lieu le sacre de Louis VIII. Louis IX, futur saint Louis, fut sacré en 1226.
Après une courte vacance du siège, l’archevêque Henri de Braisne succède en 1227 à Guillaume de Joinville nommé en 1218. Le chapitre est à la recherche de moyens financiers en rapport avec l’étendue des travaux ; des collecteurs d’aumônes sont envoyés dans les diocèses suffragants pour quêter des dons en échange de lettres d’indulgences, des biens du chapitre sont mis en vente.
Les multiples charges, de plus en plus écrasantes, imposées par l’archevêque Henri de Braisne provoquent la révolte des ses sujets en 1233 ; l’émeute et l’attaque du château archiépiscopal de la Porte de Mars obligent le chapitre à abandonner la ville, pendant plus de deux ans, et à se réfugier au Prieuré de Cormicy, au nord de Reims.
Ces graves troubles urbains qui dressèrent les habitants contre leurs seigneurs ecclésiastiques ont eu comme conséquences un net ralentissement du chantier de 1233 à 1236 et le départ vers d’autres sites des ouvriers et compagnons.
Il fallut l’autorité conjointe du pape Grégoire IX et du roi Louis IX pour apaiser les esprits. Une sentence fut rendue en 1236 contre les bourgeois tenus responsables de cette insurrection. L’archevêque revenu de son exil à Courville, infligea de lourds sévices à certains de ses sujets, malgré les recommandations de clémence du roi.
Tout porte à croire que ce ne fut qu’après le retour du chapitre que celui-ci parvint à faire achever le chœur et le transept. La révolte des Rémois et les graves perturbations des travaux ont pu faire renoncer à la mise en œuvre des bas-côtés doubles dans la nef, solution logique par rapport à la configuration du chœur et du transept. Ces événements ont pu aussi s’opposer à l’installation de chapelles latérales dans les contreforts de la nef et faire abandonner le projet de construire les flèches.
Le chapitre peut prendre possession du chœur en 1241, après son achèvement. Un mur provisoire sépare le sanctuaire du chantier de la nef où les travées V à X, y compris les fenêtres hautes et les voûtes du vaisseau central, sont réalisées.
Les travaux se poursuivent durant la vacance du siège, après la mort en 1240 de Henri de Braisne et la nomination de l’archevêque Juhel de Mathefelon promu par saint Louis, en 1245, du siège de Tours sur celui de Reims. Avec le nouvel archevêque, les travaux prirent alors un nouvel essor.
Vers 1250, les façades du transept sont achevées comprenant les roses, avec leur archivolte, les galeries ; le voûtement des bras du transept est terminé.
La construction de la partie occidentale de la cathédrale intervint relativement indépendamment de celle du reste du bâtiment. La nouvelle façade fut placée, vers 12451 ou 12552 plus de vingt mètres au-delà de l’ancienne, qui était encore debout. A la fin de la décennie, les portails étaient montés jusqu’à la hauteur des gâbles et les murs collatéraux attenants jusqu’à une hauteur de trois à quatre mètres. Gaucher de Reims réalise, autour de 1250 [1] ou 1260 [2], la somptueuse tenture sculptée du revers de la façade. Entre-temps, la façade de Samson a été abattue.
Vers 1261, modification du projet initial de façade de Jean d’Orbais. Le changement du programme architectural, en cours de construction, n’entraîne pas pour autant d’interruption ni de rupture brutale. Ce nouveau programme est maintenu jusqu’à la fin des travaux du XVe siècle. L’ensemble du rez-de-chaussée du massif de la façade et des travées II à IV est complètement achevé (voûtes collatérales comprises) vers 1274-1275.
De 1275 à 1299, construction de l’étage de la rose, de la "galerie du Gloria", du haut-relief représentant deux phases du combat de David contre Goliath et jonction de la façade et de la nef. La toiture en plomb des dernières travées I à V est réalisée en 1299.