En stor restaurering av katedralen begynte i 1869. Oppdraget ble gitt til arkitekten H.E. Schirmer. I perioden 1869&–1871 ledet han restaureringen av kapittelhuset. Det ble reist kritikk mot Schirmer fordi han tok seg for store kunstneriske friheter i restaureringsarbeidet og hans kontrakt ble ikke fornyet. I 1872 overtok arkitekt Christian Christie arbeidet. Det ble seinere vedtatt å gjenreise skipet og vestfronten. Fra 1908 ble arbeidet ledet av arkitekt Olaf Nordhagen. På det meste arbeidet det 90 mann ved restaureringsarbeidene, derav 50 steinhoggere. Skipet sto ferdig i 1930, og etter å ha fått sitt forslag til utforming av vestfronten godkjent, tok arkitekt Helge Thiis over arbeidet samme år. Vestfronten med de to vesttårnene var ferdig i 1965, og siste statue på vestfronten ble satt opp i 1983.