L'église abbatiale devient cathédrale à la création de l'évêché de Vabres en 1317. Mgr Narbonne fait construire la travée de choeur entre 1499 et 1518, mais la cathédrale est incendiée en 1568 par les protestantset en 1594 elle est encore mauvais état : il est alors décidé de la reconstruire et un bail à prix-fait est passé avec Mathieu Mazet, maçon de Vimenet ; les travaux sont suffisamment avancés en 1622 pour que l'évêque François III de La Valette y soit enterré (Al canton, 2010). D'autres travaux sont cependant nécessaires en 1642 (Al canton, 2010), et en 1643, l'importante contribution demandée aux communautés du Rouergue est en partie destinée au paiement des frais de construction de la cathédrale (H. Affre, 1850). Elle est restaurée en 1715-1718 par Mgr Le Filleul de La Chapelle (L. Balsan, 1967).£L'église abbatiale était à l'origine dédiée à la Vierge et à saint Denis ; C. Beaunier (1726) donne Saint-Pierre comme vocable de la cathédrale, qui a en effet fait partie des vocables de l'abbaye.