La Collégiale Notre-Dame est érigée à la place d’une ancienne église, attestée avant le 11e siècle. Celle-ci est très endommagée en 1087 pendant le siège de Guillaume le Conquérant. Dès lors, une nouvelle église est édifiée au milieu du 12e siècle, entre 1140 et 1150 : elle reflète la puissance des Capétiens face aux ducs normands.
Jusqu’en 1223, la Collégiale est régie par des abbés séculiers , puis par un collège de chanoines. Lors de la Révolution, l’édifice subit d’importantes dégradations et de nombreux pillages.

La collégiale est classée au titre des Monuments historiques en 1840. L’architecte mantais Alphonse Durand (1813-1881) mène des restaurations pendant 27 ans, de 1846 à 1873. Il lui redonne son lustre et contribue à sa conservation et à sa transformation. Elle demeure aujourd’hui l’une des plus grandes églises gothiques d’Île-de-France. Les bombardements de 1944 causent d’importants dommages : le centre-ville est en ruine, les ponts sont détruits mais la Collégiale reste debout. Les dégâts sont toutefois importants : vitraux, portails et porches sont détruits partiellement ou en totalité, mais la structure et l’envergure de l’édifice ne sont pas altérées. Les vitraux qui composent la grande rose de la façade avaient heureusement été mis à l’abri, au début de la guerre, dans une cave du quartier des Martraits !