Le territoire du Cotentin est situé en Neustrie, avec la christianisation, il s’organise au fil des fondations monastiques et des parcours des saints évangélisateurs, la région restant fortement teintée de paganisme. La première église construite à Coutances aurait été fondée vers 430 avec la christianisation du Cotentin, que Saint Ereptiole, évangélisant le peuple païen local, aurait construit une église, sans doute en bois, de type basilical à une seule nef, à l'emplacement d'un temple gallo-romain, et il en fut le premier évêque, sacré par l’évêque Sylvestre... Au VIe siècle, c'est le jeune saint Lo qui devient à son tour évêque de la ville à 22 ans.
Cette première basilique aurait été « détruite par les Normands infidèles » vers 866, selon Toustain de Billy. La fuite de l'évêque de Coutances, venu se réfugier à Rouen, laisse la ville sans cathédrale pendant une longue période. Les évêques de Coutances résidèrent à Rouen pendant plus d’un siècle. Il reste des vestiges de cette ancienne cathédrale. Ce n’est que vers 1030 qu’une nef dans le style roman le plus pur commença à être construite par Robert, ex-évêque de Lisieux
Elle sera achevée par son successeur Geoffroy de Montbray, en pierre de granit du pays, une grande partie du financement est assuré par les fils de Tancrède de Hauteville, conquérants de la Sicile. La cathédrale dédiée à Notre Dame est consacrée en 1057, en présence du duc Guillaume, quelques années avant la bataille d’ Hastings. Au XIIIe siècle le chœur, le transept et l'ancienne tour lanterne de style roman ont été détruits, afin de laisser place à des éléments gothiques entièrement nouveaux. C'est notamment le cas des tours et de certaines parties de la nef. En revanche, le choeur et le transept sont de facture tout à fait gothique. La façade est terminée lors d'une seconde campagne de construction (1251-1274), sous la direction de l'évêque Jean d'Essey. C'est également durant cette période que sont ajoutées les chapelles latérales nord. Les chapelles sud, ainsi que la chapelle axiale, relèvent d'une troisième campagne de construction, au XIVe siècle.
La Cathédrale Notre-Dame de Coutance subit de nombreux dommages pendant les guerres de Religion. Au XVIIIe siècle, le jubé est supprimé. Enfin, sous la Révolution, de nombreuses sculptures sont détruites. Heureusement, les bombardements de 1944 ont épargné en grande partie notre cathédrale, restée au milieu des ruines, avec seulement des dégâts au portail sud et sur les toitures.
Construite à une altitude de 90 mètres, la Cathédrale Notre-Dame domine la ville d'art et d'histoire de Coutances. Elle est visible depuis la mer et même, selon la légende, de La Hougue Bie à Jersey, située pourtant à plus de 40 kilomètres. La cathédrale a la particularité que la partie gothique de la cathédrale a habillé la cathédrale romane. Sous le parement gothique de la nef et des tours de façade se dresse encore la structure romane de la cathédrale du XIe siècle, qui est visible lorsque l'on parcourt les parties hautes, par exemple lors des visites-conférences. La cathédrale possède deux flèches en façade, et une tour-lanterne. L'audace de conception de la tour-lanterne fut admirée par Vauban à la fin du XVIIe siècle. À l'intérieur des tours et derrière les parois de la nef, les structures romanes de la construction de Geoffroy de Montbray se découvrent lors des visites guidées.
La façade de la Cathédrale Notre-Dame présente une belle symétrie. La façade occidentale est encadrée par deux tours, surmontées de flèches. Les portails forment le premier niveau de la façade. La porte centrale à meneau s'enfonce dans l'épaisseur du mur sous une voussure de colonnettes. Les niches, vides des statues de la Vierge et autres sculptures, peuvent être reconstituées grâce à une gravure de Bichue en 1747. Il possédait un tympan dédié à la Vierge et détruit à la Révolution. Le dessus du portail central entre les deux tours accueille une terrasse sur laquelle s'appuie la grande fenêtre de la nef avec sa rosace à six branches, surmontée d'une galerie encadrée de deux clochetons. La galerie des roses, dentelle de pierre réalisée par l'évêque Sylvestre de La Cervelle au XIVe siècle, se compose de six arcades géminées supportant un diadème couronné d'une troisième galerie où butent les contreforts des tours.
La nef, comme le chœur (vers 1220-1235) sont de style normand : les chapiteaux à tailloir circulaire évidé, les arcs élancés et leur modénature accentuée sont des signes évidents de la résistance au style gothique français et a contrario de la fidélité aux traditions architecturales normandes. La nef est éclairée latéralement par de grandes baies brisées. Dans le chœur, l'étagement des déambulatatoires, les faibles ouvertures des chapelles rayonnantes et les colonnes jumelées qui ceignent le sanctuaire, atteignent un équilibre qui s'apprécie également depuis le chevet.
La cathédrale a la particularité de posséder des porches latéraux nord et sud, près du massif occidental. Le portail central est encadré par deux portails dont celui de gauche dédié à Saint-Lô. Entre l'entrée du portail principal de la façade occidentale et du porche sud se trouve un vitrail des Fondateurs : saint Éreptiole, Geoffroy de Montbray et Hugues de Morville. Un des piliers sud sert de support au Christ en croix du xviiie siècle qui provient de la poutre de gloire qui surmontait l'entrée du chœur.
Les chapelles, dont l'accès se fait par les bas-côtés nord et sud, sont créés entre les contreforts vers 1270 pour le côté nord et vers 1291-1315 pour le côté sud. Les murs de séparation des chapelles sont ajourées, apportant davantage de lumière. La présence en nombre de chapelles latérales montre qu'à l'époque, la cathédrale était un lieu où des messes se déroulaient à longueur de journée. Les Coutançais, qui avaient leur propres églises dans la commune venaient souvent dans la cathédrale pour y faire des tractations commerciales avec les pèlerins, mais aussi pour y puiser l'eau du puits, dont le conduit subsiste encore dans le bras nord.
De même, les habitants traversaient le narthex de la cathédrale afin de passer d'un quartier à un autre, puisqu'à l'époque, le parvis n'existait pas encore en tant que place conséquente. Si possible, visiter la cathédrale lors des soirées d'été quand un spectacle son et lumière fait le plus de ce bâtiment spectaculaire. Dominée par les tours de sa cathédrale, la ville d'Art et d'Histoire de Coutances dispose également d'un beau patrimoine religieux.