Кафедральный собор Лозанны был официально посвящен Деве Марии в присутствии Папы Григория X и императора Рудольфа Габсбурского
Собор строился в несколько этапов, освящён папой Григорием X в присутствии императора Рудольфа I в 1275 году. Впоследствии претерпел значительные изменения, особенно в XIX веке под руководством французского архитектора Виолле-ле-Дюка. Витраж «роза» отображает средневековую картину мира, сосредоточенная вокруг бога. Орган собора имеет 7 тысяч труб.
Строительство собора было начато между 1145 и 1159 годами, и завершилось в середине XIII века. Храм был посвящён Деве Марии, отчего получил название Notre-Dame. В Средние века собор был местом паломничества, его посещало около 70 тысяч человек ежегодно. Здание первоначально строилось в романском стиле, однако при завершении строительства оказалось выполненным в основном в готическом стиле. С 1536 года собор используется для отправления культа реформаторской церковью. Во Реформации интерьер собора был ограблен, в частности были утрачены статуи и картины. Длина сооружения составляет 99,75 метров, высота — до 79,6 метров.
Примечателен круглый витраж «роза», расположенный в южной стене трансепта. На нём изображена композиция мироздания в представлениях эпохи Средневековья: четыре стихии, четыре ветра, четыре реки рая, четыре времени года, двенадцать месяцев и знаков зодиака. Чередование месяцев символизирует течение времени. Витраж датируется XIII веком. Остальные витражи собора относятся к XIX и XX векам.
В качестве строительного материала применялся камень из мягкого песчаника, недолговечность которого вызывала необходимость в постоянной реставрации. В XVIII веке обсуждалась возможность полного сноса здания и строительство на его месте нового. В 1874 году архитектор Э. Виолле-ле-Дюк подготовил план всеобъемлющего восстановления собора. В XXI веке реставрационные работы по сохранению здания продолжились.
По традиции, идущей с 1405 года, каждую ночь сторож с колокольни собора кричит на четыре стороны Лозанны: «Это ночной смотритель, час пробил».