ساخت اين كليساي جامع از 1145 روي پايه‌ها و فونداسيون عمارتي نيمه‌كاره به سبك رومانسك، آغاز شد. اما آتش‌سوزي بزرگي كه در سال 1194 در اين منطقه روي داد، كل شهر شارتر و بخش اعظم كليسا را، به جز جبهه غربي آن، سوزاند. به همين دليل امروز نيز معماري جبهه غربي كليسا با بقيه آن متفاوت و به سبك «گوتيك اوليه» است. بخش‌هاي ديگر كليسا بين سال‌هاي 1194 و 1220 بازسازي شد كه زمان نسبتاً كوتاهي براي ساخت يك كليسا در ابعاد كليساي جامع شارتر در قرون وسطي است.
شارتر كليسايي است كه الهام‌بخش زيباترين و عالي‌ترين صفت‌ها براي توصيف خويش است و كمتر مورخ تاريخ معماري توانسته از توسل به كلمات و عبارات تغزلي براي توصيف شكوه برج‌ها و ظرافت كنده‌كاري‌هاي اين كليسا خودداري كند. كليساي شارتر بي‌شك لايق چنين ستايش‌هايي است، چرا كه يكي از زيباترين و عظيم‌ترين كليساهاي گوتيك در كل كشور فرانسه است. اين كليسا از فاصله دور بر فراز مزارع گندم شناور به نظر مي‌رسد و تنها هنگامي كه به آن نزديك شويم شهر شارتر را كه حول تپه كليسا حلقه زده است، مي‌بينيم. دو برج بلند كليسا، يكي به ارتفاع 105 متر و به شكل مخروط ساده كه قدمت آن به سال‌هاي دهد 1140 بازمي‌گردد، و ديگري برج نوك تيز با معماري گوتيك به ارتفاع 113 متر كه در قرن شانزدهم و بر فراز برجي قديمي‌تر ساخته شده است، از سقف سبزرنگ اين كليسا سر به فلك كشيده‌اند.
بر اساس افسانه‌ها، از سال 876 ميلادي در اين كليسا ردايي موسوم به سانكتا كاميسيا نگهداري مي‌شود كه به حضرت مريم تعلق داشته است. اين گنجينه مقدس از طرف شارلماني كه خود آن را در جريان جنگ‌هاي صليبي در اورشليم هديه گرفته بود، به كليساي جامع شارتر اهدا شده است. بر اساس تحقيقات كارشناسان، مشخص شده است كه پارچه اين ردا در سوريه امروزي و در حدود قرن اول ميلادي بافته شده است. كليساي جامع شارتر به خاطر جاي دادن اين گنجينه مذهبي ارزشمند قرن‌هاي متمادي مقصد زائران مسيحي بوده است و هنوز هم مومنان مسيحي زيادي هر ساله از سرار جهان براي بازديد از آن به شارتر سفر مي‌كنند.
پس از آتش سوزي سال 1194، مردم شهر علاوه بر اين كه بخش اعظم شهرشان در آتش سوخته بود، بيش از همه به اين خاطر تأسف مي‌خوردند كه گنجينه مذهبي مقدس‌شان، يعني رداي مريم مقدس نيز در آتش سوخته است. اما پس از گذشت سه روز از آتش‌سوزي، اين گنجينه مقدس بي اين كه هيچ آسيبي ديده باشد به همراه چند كشيش كه آن را با خود به صندوق‌خانه كليسا برده بودند و درهاي آهني را روي خود قفل كرده بودند، پيدا شد. كاردينال شارتر نيز به مردم گفت كه سالم ماندن اين ردا پيامي از جانب مريم مقدس است و اهالي شهر شارتر بايد كليسايي بزرگتر و باشكوه‌تر از كليساي قبلي در شارتر بسازند.
پس از پايان ساخت عمارت جديد كليساي جامع شارتر (كه به دست معماري ناشناس طراحي شده بود)، اين كليسا در 24 اكتبر 1260 ودر حضور لوئي نهم و خانواده سلطنتي فرانسه، وقف مريم مقدس شد.
