St. Nazariusbasilikaen ble først nevnt som kirke i 925. 12. juni 1096 kom pave Urban II til Carcassonne der han velsignet bygningssteinene til en katedral viet de hellige Nazarius og Celsus, to martyrer fra Milano-området under det første århundre e.Kr. Katedralen ble bygget som en korskirke, med et bredt romansk hovedskip der hvelvingen støttes av to sideganger med romanske buer. Byggearbeidene skal ha vært ferdig i første halvdel av 1100-tallet. Av den romanske katedralen, er kun hovedskipet og sideskipene intakt i dag. Apsiden ble ødelagt under den gotiske rekonstruksjonen mellom 1269 og 1320. Den nye gotiske apsiden er polygonisk, og den har glassmalerier med Kristus som tema. Katedralen fikk også tverrskip under rekonstruksjonen, og et kor med seks kapeller ble satt opp på tuftene etter det romanske koret. Kapellene på nord- og sydsiden har glassmalerier med og som motiv. På hovedskipet erstattet 22 vinduer veggene mellom de smale hvelvribbene for å hylle lysets åndelighet. Deriblant er to store rosevinduer, med jomfru Maria og Kristus som tema. Katedralen ble også dekorert med mange skulpturer. Inngangen til hovedskipet i katedralen er på nordsiden. Den består av et våpenhus med skulpturelle dekorasjoner.