Кафедральный собор святого Стефана расположен на расстоянии около 400 м на юго-запад от Коллегиальной церкви Богоматери и около 900 м на северо-восток от железнодорожного городского вокзала.
Строительство современного здания церкви берет свое начало в 12 веке (точная дата не известна), хотя, по всей вероятности, уже за восемь столетий до этого, ориентировочно в 4 веке, на этом месте в центре галло-римского поселения стал располагаться собор, также носивший имя первого христианского мученика святого Стефана. Вплоть до Революции собор находился в границах отдельного, соборного, квартала, на территории которого имелось несколько церквей, монастырь, зал капитула, дворец епископа, библиотека, школа, тюрьма, не дошедшие до наших дней.
Между 1280 и 1310 годами в соборе была возведена галерея, окружающая хор, и три радиальные капеллы, после чего работы были прерваны вновь. На этот раз по причине экономического кризиса и Столетней войны, которые остановили строительство вплоть до второй половины 15 столетия. Именно в это время были восстановлены несущие конструкции собора (1462) и в два этапа (1470 – 1475; 1491 – 1505) были проведены работы по увеличению нефа, который получил четыре дополнительных пролета. К 1520 году северную башню трансепта увенчал шпиль из дерева и свинца, вознесшийся на высоту 80 м от поверхности земли. Свой след на внешнем облике собора оставил и 17 век: в период с 1628 по 1634 годы на западном портале здания по проекту архитектора Клода Моннара появились характерные для эпохи барокко коринфские колонны и пилястры, а также скульптурные украшения, составившие резкий контраст с остальной частью здания. В это же время были возведены два дополнительных пролета нефа.
Впрочем, уже полностью построенный собор еще не раз менял свой облик, в том числе и в силу несчастных для него событий. Так, 19 января 1668 года в шпиль, венчавший северную башню трансепта, попала молния. Шпиль загорелся и упал на апсиду, проломив своды хоров и крипту, огонь перекинулся на все несущие конструкции церкви. Работы по восстановлению собора продлились до 1672 года. В этом же году башни трансепта увенчали каменными шпилями.
События Великой французской революции также нанесли свой урон: вся мебель и скульптуры были разбиты, а сам собор превратили в конюшню. На реконструкцию вновь ушли годы. Строительные работы затронули в том числе и башни трансепта: в 1859 году были специально разрушены венчавшие их шпили, так как, согласно представлениям того времени, являя собой смешение готики и барокко, они не вписывались в единый стиль здания. Кроме того, в начале 20 века эти башни лишились и своих верхних этажей 17 века, впрочем, практически сразу два этажа южного рукава трансепта были реконструированы в стиле 13 века. Обе мировые войны пощадили собор: только в 1946 году были восстановлены два его выбитых бомбой окна. Свою вторую молодость здание обрело в 80-х годах 20 столетия, когда в нем начали проводить серьезные реставрационные работы.
Собор в плане представляет собой латинский крест и включает в себя центральный неф с девятью пролетами, боковые нефы, трансепт, пятигранный хор, отделенный от венца из трех капелл галереей. Ансамбль из апсиды, возвышающейся над венцом радиальных капелл, с двух сторон замыкают башни на концах обоих рукавов трансепта. Западный, главный, фасад собора, отстроенный в стиле барокко, примечателен своей непохожестью на остальную часть здания: прямоугольный портал центрального выступа, на тимпане которого изображены сцены мученичества святого Стефана; пилястры коринфского ордера на боковых частях, балюстрады, отделяющие три яруса друг от друга. Северный рукав трансепта примечателен своими окнами и трифорием, сквозь которые солнечные лучи свободным потоком проникают внутрь здания. Фасад южного рукава трансепта вплоть до 19 века не имел портала. Сегодня на его тимпане, созданном скульптором Рионде в 1854 году, можно наблюдать скульптурные композиции, среди которых изображения первого епископа города, а также Атиллы, легендарного предводителя гуннов, который в 5 веке завоевал многие страны, но потерпел поражение в битве на Каталаунских полях, произошедшей недалеко от границ современного города Шалон-ан-Шампань.
Конструкция боковых нефов позволяет максимально увеличить площадь остекленных поверхностей, которые украшены витражами. Большинство витражей собора датируется 13 веком, другие (в том числе в нефах) относятся к 15 – началу 16 веков; гордость собора - фрагменты знаменитых витражей, которые в 12 веке украшали хор или трансепт первоначального романского здания, хранятся в северной башне трансепта. Эти старинные произведения витражного искусства представляют сцены искупления, детства Христа, его распятия и историю обнаружения мощей святого Стефана.
Интерес представляет и недавно реконструированный главный алтарь второй половины 17 века (освящен в 1687 году). Послужив образцом для многих других алтарей провинции, он являет собой шесть мраморных коринфских колонн, поддерживающих балдахин из золоченого дерева. Вдоль стен и на полу собора - многочисленные надгробия 13 - 17 веков.
Северная башня трансепта, будучи самым старым местом собора, хранит его сокровища. В сокровищнице, в частности, хранятся прочего крестильная купель середины 12 века, несколько ковчегов 13 века, средневековые погребальные потиры, перстень епископа, наконечник посоха епископа в форме дракона начала 13 века. Кроме того, в соборе хранятся ряд реликвий 12 века, среди которых можно видеть фрагмент тростникового настила, на котором умер святой Бернар.
Гордостью собора является и внушительных размеров орган Джона Аббе середины 19 века. Неоготический корпус инструмента – творение рук столяра Этьена Габриэля Вантадура. Джон Аббе в течение около 10 лет настраивал и устанавливал инструмент. По иронии судьбы этот шедевр сыграл с мастером злую шутку: столь большое промедление в работе стоило ему разорения. Орган обладает уникальным звучанием, признанным одним из лучших во Франции.
После нескольких десятилетий реконструкции в марте 2009 года собор вновь открыл свои двери для широкой публики.
