Nel 1684, Luigi XIV pose la prima pietra di un nuovo edificio: la parrocchia di Notre-Dame che diede il nome al quartiere. Gli abitanti della vecchia Versailles, del Parc aux Cerfs e delle strade vicine, circa quattromila cinquanta, non disponevano più di alcun luogo di culto. Notre-Dame era lontana e il suo accesso difficile, poiché bisognava attraversare la piazza delle armi per arrivarci. Quando, alla fine del XVII secolo, questa parte della città si espanse, gli architetti incaricati di redigere i piani non mancarono di prevedere una chiesa Per decreto di Charles Gaspard Guillaume de Ventimiglia du Luc, arcivescovo di Parigi, in data 4 giugno 1730, una cappella fu eretta in parrocchia sotto il patronato di San Luigi. Gli abitanti dovettero accontentarsi di questa cappella per diversi anni. Eppure erano sempre più numerosi. Infine, intorno al 1740, si decise di costruire una vera e propria chiesa. C'era un'ampia piazza che sembrava perfettamente adatta a questa destinazione. Luigi XV designò nel maggio 1742 Jacques Hardouin-Mansart de Sagonne, nipote dell'architetto di Luigi XIV, al grande malcontento di Ange-Jacques Gabriel, architetto ufficiale del re che sperava di ricevere la commissione. Fu benedetta il 25 agosto 1754, giorno di San Luigi, e scelta come cattedrale alla creazione del vescovado di Versailles nel 1802. Fu consacrata solo nel 1843. Fu classificata come monumento storico il 30 ottobre 1906