L'église Notre-Dame est édifiée entre 1201 et 1240 sur un plan en croix latine avec deux bas-côtés. La croisée du transept est surmontée d'une tour lanterne autrefois couronnée d'une flèche. La nef, prolongée par un chœur à chevet plat percé de trois fenêtres restituées au XIX° siècle est surmontée par une voûte d'ogive rehaussée au XV° siècle afin de faciliter le percement de grandes baies.
En 1414, la tour beffroi est adossée à l'édifice primitif. Avec la fin de la Guerre de Cent ans (1453), les bourgeois de Louviers décident, en 1496, d'agrandir l'église en créant deux bas-côtés supplémentaires de style gothique flamboyant. La touche finale des travaux est l'edification du grand portail sud précédé d'un baldaquin à clés pendantes achevé en 1506.
Le mobilier comporte nombre d'œuvres d'art, dont une mise au tombeau et le retable en bois sculpté de l'autel de la Vierge (début XVI°), les douze apôtres de la nef, statues en pierre polychrome (fin XVl°). le Christ aux liens entouré de la Vierge et de saint Jean (fin XV°).
Les vitraux sont également remarquables : la procession des drapiers (1490-1500), les Trois Marie (1510), saint Nicolas, saint Adrien. Certains ont des attributions flatteuses : Arnoult de Nimègue, Nicolas Leprince de Beauvais.
Contre la façade occidentale vient se loger, dans une niche, une mise au tombeau du XVIe siècle. Le Christ est tenu à la tête et aux pieds par 2 personnages tandis que 5 femmes se tiennent sur le côté
[1] Dieu le Père
[2] saint évêque
[3] saint Guillaume d'Aquitaine
[4] Vierge à l'Enfant dans une niche d'architecture avec prophètes (?) sur les piédroits et sibylles (?) sur le soubassement
[5] Crucifixion avec la Vierge, saint Jean et 2 anges, du 2e quart du 15e siècle
[6] saint Nicolas bénissant les 3 enfants du saloir, dans une niche d'architecture portant sur le soubassement les armoiries de Guillaume II Le Roux
[1] Marie-Salomé, qui symbolise la Sagesse, entourée de ses quatre enfants et de son mari Alphée : Simon (scie), Jacques le Mineur (bâton de foulon), Jude Thaddée (hallebarde), et Joseph le Juste (ou Barsabas) (croix)
[2] Vierge à l'Enfant qui symbolise la Foi
[3] Marie-Cléophas, qui symbolise la Charité, et les deux fils de Zébédée, saint Jean l'évangéliste et saint Jacques le Majeur.
[1] la Trinité
[2] Saint Jacques le Majeur
[3] Sainte vierge et martyre tenant un livre (à ses pieds un porc ou un rat)
[4] la résurrection
[5] apparition du Christ à la Vierge
[6] apparition du Christ à Marie-Madeleine (Noli me tangere)
[7] l'ascension
[8] la Descente de Jésus aux Limbes
[9] apparition du Christ à Saint Pierre
[10] les pèlerins d'Emmaüs
[11] apparition du Christ aux Apôtres (Incrédulité de Thomas)
[1] Dieu le père coiffé de la tiare tient le voile de Véronique portant le visage de son Fils
[2] [3] Annonciation (un ange tient le phylactère AVE GRACIA PLENA)
[4] Saint Georges terrassant le dragon
[5] appation du Christ à Marie-Madeleine (NOLI ME TANGERE)
[6] Saint Adrien (identifié par le couperet et l'enclume qu'il porte au bras gauche, ainsi que par son armure et son épée)
[7] Donateurs
figure de saint archevêque, peut-être saint Claude (mitre, bâton pastoral et chape), et l'image des donateurs accompagnés de leurs enfants, dont sont représentés 2 filles et 2 garçons, parmi eux Claude Ier Le Roux
[1] au tympan : Couronnement de la Vierge, anges musiciens
[2] lancette gauche : scène non identifiée (Destitution de Théophile, ou Théophile confesse sa faute à son évêque ?)
[3] lancette centrale : conclusion du pacte avec le diable
[4] lancette droite : la Vierge reprend le pacte au diable