Hovedtyngden av Guillaume de Machauts skaperverk ligger likevel innen verdslig musikk: virelai, rondeau og ballade. Han fornyet cantus firmus' rolle i sangstrukturen. Før Machauts tid ble melodien båret av tenoren, som da var den dypeste stemmen. Machaut flyttet melodien til kantilenen, dvs overstemmen, mens tenoren (mellomstemmen) og kontratenoren fikk ledsagende funksjoner. I motsetning til cantus firmus ble kantilenen fritt komponert og med det ble alle stemmene i en kontrapunktisk sats for første gang frie og med overstemmen i den viktigste rollen – slik det er vanlig i dag. Siden melodien ble fritt skrevet, fikk Machaut anledning til å gi sin kjærlighetslyrikk en optimal musikalsk ramme. Musikken gir teksten en usedvanlig individualitet, den understøtter – og er strukturelt tett forbundet med – verseteksten. Dette oppnås blant annet gjennom isoperiodikk, dvs at de enkelte stemmene deles inn i enhetlige perioder, og gjennom isorytmi som i tillegg bringer stemmene i rytmisk overensstemmelse. Gjennom sin bruk av isoperiodikk og isorytmi knytter Machault an til Léonin og Pérotin fra ars antiqua-periodens Notre-Dame-skole.