Un nom reste attaché à la cathédrale de Lodève, celui de saint Fulcran, évêque de 949 à 1006, rénovateur du diocèse vers la fin du Xe siècle. C’est lui qui, le 6 octobre 975, consacra une nouvelle cathédrale, après avoir agrandi un édifice préexistant, peut-être l’église mérovingienne, dédié au martyr arlésien Genès (le second vocable, celui de saint Fulcran, sera ajouté seulement en 1410).

L’église antérieure fut, en effet, jugée trop modeste (vili materia) par le nouvel évêque. L’acte de consécration fait allusion aux travaux entrepris entre 949 et 975 par Fulcran : « reparavit et auxit ». L’église modifiée servit alors de base à une église haute, maintenant disparue – la véritable cathédrale par saint Fulcran – et fut ainsi partiellement transformée en crypte.

Hormis celle-ci, qui évoque fortement l’architecture préromane hispanique, plus rien ne subsiste de la construction du Xe siècle dont on ne connaît pas autrement l’aspect.

Il semble bien qu’aucune église romane ne soit venue remplacer la cathédrale préromane de saint Fulcran, la seule mention de travaux exécutés au XIIe siècle, sous l’épiscopat de Gaucelin Raymond de Montpeyroux (1161-1187), ne pouvant s’appliquer qu’à la construction d’une enceinte fortifiée autour de la cathédrale et à l’achèvement d’un clocher antérieur.

La campagne de reconstruction à l’époque gothique commença, au XIIIe siècle, par le clocher, véritable tour de défense et de guet, nécessaire à une époque où la suprématie de l’episcopatus sur le comitatus venait d’être consacrée par l’acquisition du comté par l’évêque. Epoque aussi où l’évêque-comte devait désormais s’affirmer face à la montée du pouvoir communal.

La chronologie de l’œuvre de la cathédrale ne peut s’appuyer, à défaut de textes, que sur l’examen archéologique et l’analyse stylistique. Un seul repère historique : l’union à la cathédrale de la paroisse Saint-André, intervenue entre 1318 et 1322. Tout cela permet de situer les travaux au XIVe siècle, au cours d’une période qui pourrait suivre de peu l’épiscopat de Bernard Gui (1324-1331).

En effet, cet évêque, dans son Catalogus episcoporum… n’attribue à aucun de ses prédécesseurs la construction de la cathédrale. Il ne peut non plus en être crédité : la partie du catalogue qui traite de son épiscopat ne lui donnant que quelques constructions de moindre importance, passant sous silence le bâtiment de l’église. Il faut donc situer après 1331 cette reconstruction.

Celle-ci a été réalisée, au cours du XIVe siècle, en trois campagnes principales. L’abside et les deux travées d’avant-chœur furent élevées en premier. Puis, conséquence de l’union de la paroisse à la cathédrale, une chapelle de quatre travées sera peu après établie contre le flanc nord de l’avant-chœur. Le chevet plat qui termine à l’est cette chapelle n’est autre que le prolongement latéral du dernier des contreforts du chevet, agrandi vers le nord, et dont l’ouverture servant de passage a été obturée.

La présence de cette chapelle allait, au cours de la troisième phase, influer sur le choix d’un nouveau plan pour la nef, car le maître-d’œuvre chargé de la poursuite des travaux fut désormais obligé de tenir compte de cette construction annexe. Il donnera à l’église une nef à trois vaisseaux de trois travées, le collatéral nord venant vers l’ouest la chapelle Saint-André (devenue du Sacré Cœur en 1767). Au sud, la présence du clocher préexistant justifiait aussi l’élargissement de la nef. La base du clocher sera alors largement ouverte sur le collatéral par une grande arcade. Enfin, la disproportion que l’on peut observer entre le chœur peut s’expliquer par la présence à l’ouest des bâtiments du chapitre, de la maîtrise et du Capiscolat (école canoniale) qui ont pu empêcher le développement de la nef dans cette direction.

Les travaux ne semble pas avoir été totalement achevés au début du XVe siècle puisque l’évêque Jean Lavernhe (1398-1413) lèguera 1000 livres tournois pour l’édification de sa cathédrale, la dernière année de son épiscopat. Son successeur, Michel Leboeuf (1413-1429) dotera l’édifice de vitraux (maintenant disparus), et Guillaume d’Estouteville (1459-1462) fera peindre sur la voûte un semis d’étoile d’or sur fond d’azur et décorera le chœur de peintures sur bois dont nous ignorons malheureusement le thème. Jean de Corguilleray (1462-1489) agrandit la chapelle Saint-Fulcran d’une travée, aisément reconnaissable à sa voûte à liernes et tiercerons. À cette même époque seront construits le baptistère et le cloître.

La prise de la cathédrale par les Protestants en 1573 entraînera la démolition quasi complète de la nef, sans doute afin d’isoler le clocher, utile comme poste isolé de surveillance. A la fin du siècle, en 1599, l’évêque Christophe de Lestang se contentera de séparer par un mur le chœur resté intact et la nef détruite. C’est à un ancien religionnaire converti, l’évêque Jean Plantavit de la Pause (1625-1648), que la cathédrale devra de retrouver sa structure primitive. Le prix-fait de reconstruction est passé le 29 octobre 1634 avec Charles Viguier, maître-maçon de Pézenas. La générosité de l’évêque, soutenu par son chapitre, permit d’achever les travaux vers 1640.

L’examen de cette partie de l’édifice et la confrontation avec le document de 1634 montre bien que nous sommes en présence d’une nef entièrement refaite au XVIIe siècle. En effet, Viguier était tenu de refaire les quatre piliers soutenant la voûte et assurant la retombée des grandes arcades. Il procède également à une réfection totale des voûtes du vaisseau central et des collatéraux et surélève de deux mètres environ les piliers au-dessus du niveau des clefs de voûte des bas-côtés. Il doit aussi refaire les murs latéraux, les fenêtres de la nef et la rose occidentale.

Le mérite de cette radicale reconstruction est qu’elle fut exécutée rigoureusement à l’identique quant aux proportions des piliers et des modénatures. De même, la sculpture des chapiteaux des collatéraux est-elle due à l’atelier de Charles Viguier. Plantavit, une fois l’édifice restauré et pavé, chargera le sculpteur lodévois Subreuille de garnir le chœur de stalles et fera construire par son entrepreneur, toujours Charles Viguier, un jubé entre nef et chœur. Enfin, le prélat fera sculpter ses armoiries sur l’une des clés de voûte de la nef qu’il avait fait rebâtir.

Le jubé de Plantavit de la Pause ne survécut pas aux transformations que Mgr de Fumel (1750-1790) apporta à la cathédrale : les stalles de Subreuille furent remplacées par les actuelles boiseries et le maître-autel est mis en place en 1757. Auparavant, en 1752, avait été confiée à Jean-François L’Epine la confection de l’orgue pour lequel sera construite une tribune.

Le XIXe siècle apportera à son tour quelques modifications à l’ensemble de l’édifice : construction de la chapelle des Reliques, de la chapelle Saint Joseph à l’emplacement de l’aile nord du cloître.