Époque mérovingienne : premier sanctuaire dédié à Saint Pierre et cimetière ;
fin 10e siècle : construction d'une nouvelle église dédiée à Saint-Solenne et d'une crypte pour abriter les reliques du saint, vestiges en sous-sol ;
à partir de 1132 : reconstruction totale, subsistance de l'étage inférieur de la tour clocher, l'église est alors église paroissiale Saint-Solenne ;
Premier quart 16e siècle : travaux importants correspondant à la période royale ;
à partir de 1544 : reconstruction des étages supérieurs du clocher à l'exception du dôme achevé en 1609 ;
6 juin 1678 : un ouragan renverse totalement l'édifice, reconstructions en conservant certaines parties de l'église antérieure dans un style gothique de la fin du 17e siècle ;
1702 : achèvement des travaux avec l'érection de l' évêché de Blois en 1697, l'église devient cathédrale sous le vocable de Saint-Louis ;
milieu 18e siècle : suppression du cimetière, transféré hors les murs, création de la place Saint-Louis ;
1847 : achèvement du décor sculpté du choeur ;
1867 : construction d'une abside et de chapelles, construction de la sacristie adossée au mur sud.