La cathédrale Notre-Dame de Saint-Omer s’inscrit dans une histoire étroitement liée aux origines de la ville. Édifiée du XIIe au XVIe siècle, elle constitue le dernier témoin de l’art gothique des provinces du Nord et se distingue par l’importance de son mobilier.
Au VIIe siècle, Omer, premier évêque de Thérouanne, reçoit d’Adroald, un seigneur local, le territoire de Sithieu. Sur son point culminant, il fonde une chapelle à l’emplacement d’un temple païen. Il la confie ensuite à Bertin, abbé du monastère voisin, et y est enterré en 663. Environ un siècle et demi plus tard, l’abbé Fridugise applique la réforme de l’empereur carolingien Louis le Pieux. La chapelle devient alors une collégiale, c’est-à-dire une église desservie par trente chanoines. Elle s’enrichit progressivement et devient un centre intellectuel et artistique.
À la fin du IXe siècle, l’enclos est fortifié face aux invasions vikings. Au sud, les comtes de Flandre y fondent un château, transformé en motte castrale vers l’an mil. Au nord, les chanoines édifient leurs bâtiments communs, où ils résident jusqu’à la fin du XIIe siècle. Accolé à la collégiale, le cloître dessert notamment le dortoir, la cuisine, la bibliothèque et différentes salles. Cet ensemble est détruit à la Révolution. À partir du XIIIe siècle, les chanoines font construire leurs maisons autour de l’église, tandis que l’enclos se ferme par cinq portes. Après la prise de la ville par Louis XIV en 1677, les évêques français font bâtir un palais près du cloître.
Les premières constructions, réalisées en bois, sont remplacées par une collégiale romane en pierre dans la seconde moitié du XIe siècle. Celle-ci est progressivement déconstruite et englobée par l’édifice gothique. Long de 105 mètres, large de 51 mètres au niveau du transept et haut de 22,90 mètres sous voûte, celui-ci est construit sur quatre siècles, d’est en ouest, du chœur vers la tour. Le chœur relève de la première architecture gothique régionale. Les transepts présentent une rose rayonnante au sud et une rose flamboyante au nord. Dans la nef, l’art flamboyant apparaît notamment dans certains détails de la frise.
Après la destruction de Thérouanne en 1553, Saint-Omer devient l’un des trois nouveaux évêchés. La collégiale est élevée au rang de cathédrale en 1559, jusqu’à la Révolution, puis redevient une simple église. Le pape lui attribue le titre de basilique en 1879. Son mobilier comprend notamment une horloge astrolabe, les grandes orgues, une collection de tableaux avec une Descente de croix de Rubens, des sculptures funéraires, des dalles médiévales et des clôtures de chapelles.