kullanımıyla daha önceki yapılara nazaran daha geniş pencere alanı elde edilmiştir. O dönemde katedrallerin çoğunda hem normal camlı hem de vitraylı pencereler bulunmaktaydı ki bu vitrayın yarattığı etkiyi azaltmaktaydı. Chartres Katedralinde ise 176 pencerenin tamamına yakını koyu renkli vitraylar ile döşenmiştir. İçerisi görece karanlık ama zengin renkli bir atmosfere sahiptir.

Chartres Katedrali'nde günümüzde bulunan pencerelerin çoğunluğu 1205 ila 1240 yılları arasında yerleştirilmiştir, ancak dört pencere 1195 yangınından kurtarılmış olan 12. yüzyıla ait Romanesk cam panellere sahiptir. Bunların üçü, batı cephesinde gül pencerenin altında yer alır: İsa'nın çilesini konualan vitray güneyde, yaşamını konu alan vitray ortada ve Yesse'nin soyağacını gösteren vitray ise kuzeydedir. Bu üç vitray ilk olarak 1145 yılı civarında yapılmış ama 13. yüzyılın başları ile 19. yüzyılda restore edilmiştir. Dördüncü 12. yüzyıl vitrayı Chartres'ın en tanınmış vitrayıdır ve "Belle Verrière" adı verilir. Koro bölmesinin ilk kısmında yer alır. Aslında bu vitray bileşik bir vitraydır; üst kısmı 1180 yıllarından kalmadır ve Meryem ile çocuk İsa'yı ibadet eden meleklerle çevrili olarak gösterir. Bu bölüm muhtemelen daha önceki binada yarım kubbenin ortasında bulunmaktaydı. Meryem mavi bir giysi giymiş olarak bir tahtta oturmaktadır ve çocuk İsa kucağında elini kutsama şeklinde tutarak oturmaktadır. Aynı zamanda "Portail Royale" ('Kraliyet Kapısı)'nda yer alan ve "Sedes sapientia" ('Bilgelik Tahtı') olarak bilinen bu kompozisyon kriptte bulunan ünlü kült figürü üzerine betimlenmiştir. Vitrayın alt tarafında İsa'nın çocukluğundan sahneler gösteren bölüm ise 1225 yıllarında yapılmıştır.

Katedralin çevresi boyunca her bölmede büyük bir vitraylı pencere bulunur. Pencerelerin boyutları kabaca 8,1 m yüksekliğinde ve 2,2 m genişliğindedir. 1205 ila 1235 yılları arasında yapılmış olan bu vitraylarda Eski ve Yeni Ahit'teki hikâyeler, Azizlerin hayatı gibi teolojik olguların yanı sıra zodyak işaretleri ile aylara verilen işaretler gibi sembolik desenler de bulunur. Pencerelerin çoğu öykünün değişik bölümlerini gösteren 25-30 ayrı panelden oluşur. Yalnızca "Belle Verrière" birkaç panelden oluşan daha büyük bir desene sahiptir.

Chartres Katedralinde bulunan pencerelerin bazılarının alt iki-üç panelinde yöresel işçileri ve tacirleri, ekipmanları ile birlikte gösteren oldukça detaylı desenler vardır. Geleneksel olarak bu desenlerin, vitrayların parasını veren loncaların üyelerini tasvir ettiği söylenmektedir. Son yıllarda ise bu görüş geçerli sayılmamaktadır çünkü resmedilenlerin çok geliri olmayan işçiler olduğu düşünüldüğünde küçük bir mâlikane fiyatına gelen vitrayları karşılayamayacakları aşikârdır. Ayrıca, Orta Çağ'ın ilerleyen dönemlerinde güçlü örgütler hâline gelen bu loncaların hiçbiri 13. yüzyılın başlarında, vitrayların yapıldığı dönemde kurulmamıştır. Daha mantıklı bir açıklama, özellikle yerel toplulukla zor bir ilişki içinde olan kilise yönetiminin kilisenin evrenselliğini vurgulamak için yerel işçileri ve tacirleri resmetmek istemiş olmasıdır.

Aşağıdan bakana olan uzak mesafeleri nedeniyle üst pencerelerin tasarımı genelde daha sadedir. Çoğunda üst üçte ikilik bölümde bir aziz ya da havari deseni ve alt kısımda da kolay tanınmayı sağlamak için ilgili bir iki öykü sahnesi yer alır. Alt kısımda her bölmede bir pencere olmasına karşınn üst kısımda her bölmede çift pencere ve üzerlerinde bir gül pencere bulunur. Giriş ve yan kollarda bulunan üst pencerelerde Eski Ahit peygamberleri ile azizler resmedilirken, koro bölümündeki üst pencerelerde Fransa ve Kastilya kralları ile yerli asiller resmedilir. Yarım kubbenin çevresindeki pencerelerde bâkirenin doğuracağı çocuğu öngören Eski Ahit peygamberleri görülür.

Katedralde üç tane büyük gül pencere bulunmaktadır.
Batı gül pencere 1215 yılı civarında yapılmış ve 12 m çapındadır. Batı cepheleri için geleneksel bir tema hâline gelmiş olan Mahşer günü temasını işler. Merkezi "oculus"te İsa yargıç olarak tasvir edilir ve on iki iç halkada melekler ile Mahşerin uluları gösterilir. On iki dış halkada da mezarlarından kalkan ölüler ile onları mahşer gününe çağıran melekler tasvir edilir.

Kuzey kanadı gül penceresi 1235 yılı civarında yapılmıştır. Çapı 10,5 m olan gül pencere vitrayının konusu, kuzey cephesindeki heykellerin çoğu gibi Meryem ile ilgilidir. Merkezi "oculus" Meryem ile çocuk İsa'yı gösterir ve 12 taç yaprağı şeklinde pencere ile çevrilidir. Dördünde güvercinler bulunurken diğerlerinde mum taşıyan melekler tasvir edilmiştir. Bunun çevresinde 12 elmas şeklinde pencerede Eski Ahit kralları yer alır. Bunun çevresinde Fransa ve Kastilya kraliyet armalarını taşıyan daha küçük baklava biçiminde pencereler ve bunun da çevresinde yarım halka biçiminde elinde yazma tutan Eski Ahit peygamberlerinden oluşan bir kuşak bulunur. Fransa Kralı'nın ve Kastilya kökenli annesinin armalarının bu vitrayda olması, kraliyet ailesi tarafından yaptırıldığına bir işaret olarak sayılmıştır. Gül pencerenin altında beş adet 7,5 m uzunluğunda pencere bulunur. Ortaki vitrayda Meryem çocuk olarak annesinin kucağında gösterilir.

Güney kanadı gül penceresi 1225 ila 1230 yılları arasında yapılmıştır. Çapı 10,5 m olan gül pencere, merkezi "oculus" te sağ elini takdis pozisyonunda kaldırmış olan ve kendisine ibadet eden meleklerle çevrili İsa'ya adanmıştır. Onikili iki kuşak halinde çepeçevre mahşer gününün 24 ulusu tasvir edilir. Gül pencerenin altındaki pencerelerin ortasında çocuk İsa'yı kucağında taşıyan Meryem gösterilir.

Genel olarak bakıldığında Chartres Katedralinin pencerelerini şanslı sayabiliriz. Her ne kadar batı gül pencere 1591 yılında topçu atışından zarar gördüyse de Orta Çağ'dan kalma camlar hem Huguenot ikonoklazmından hem de 16. yüzyıl din savaşlarından zarar görmeden kurtulmuştur. İçerisinin görece loş olması bazı kişileri rahatsız olsa gerektir ki 14. yüzyılda özellikle kuzey kanadında ışıklandırmayı artırmak için bazı pencerelere normal buzlu cam takılmıştır. 1753 yılında da bazıları normal cam ile değiştirilmiştir. 15. yüzyılın başında giriş bölümünde iki payanda arasında Vendôme Şapelinin yerleştirilmesi bir pencerenin daha kaybına yol açmıştır.

Tahminler farklılık gösterse de orijinal 176 vitrayın 152'si günümüze ulaşmıştır ki Dünya üzerinde diğer Orta Çağ katedrallerinden çok daha fazla sayıdadır.

Bütün Orta Çağ yapılarında olduğu gibi, Chartres Katedralinin pencereleri de Sanayi Devrimi sonrası atmosferin korozif etkilerinden zarar görmüştür. 19. yüzyılın sonlarında yerel atölye ""Atelier Lorin"" tarafından pencereler temizlenmiş ve restore edilmiştir ancak zara görmeye devam etmişlerdir. II. Dünya Savaşı'nda vitraylar zarar görmemesi için çıkarılmış ve saklanmıştır. Savaşın bitiminde pencereler tekrar yerine takılmıştır. O zamandan beri koruma programları devrededir.
Katedralin üç büyük cephesi ve bu cephelerde batıdan giriş bölümüne, kuzey ve güneyden yan kollara açılan üç büyük ana kapısı vardır. Her cephenin orta kapısı büyüktür ve yalnızca özel seremonilerde kullanılır. Küçük yan kapılar ise gündelik olarak kullanılır.

12. yüzyıl kilisesinden ayakta kalan birkaç kısımdan biri olan "Portail Royale" (Kraliyet Kapısı) 1194 yangınından sonra inşa edilen katedrale entegre edilmiştir. Kilisenin avlusuna açılan iki yan kapı o zamanlar olduğu gibi günümüzde de birçok ziyaretçinin katedrale ana giriş kapısıdır. Ana kapı en önemlisi yeni bir piskoposun kabul edildiği "Adventus" adlı festival olan önemli bayramlarda kullanılır. Cephenin ahenkli görünüşü, kısmen orta kapı ile yan kapılar arasında, 2'nin kareköküne Orta Çağ'da en yakın oran olarak kullanılan 10'a 7 oranının gözetilmesidir.

İçeriye girişi sağlama olan temel işlevlerinin yanı sıra ana kapılar aynı zamanda gotik katedrallerde heykellerin toplandığı ana bölgelerdir. Bu uygulama Chartres Katedrali'nin batı cephesinde adeta bir görsel teolojik ansiklopediye dönüşmüştür. Her üç kapı İsa'nın üç ayrı hâlini anlatır. Sağda dünya üzerindeki ademsel enkarnasyonu,; solda yeniden doğuşu ve ortada da ebedi hâli görülür.

Sağ kapının üzerinde lento iki hat olarak yapılmıştır ve İsa'nın dünyaya gelişinin müjdelenmesi ile ilgilidir. Bu tympanum üzerinde çocuk İsa ve Meryem "Sedes sapientiae" (Bilgelik Tahtı) pozisyonundadır. Typanumun çevresinde yedi liberal sanatın kişileştirilmiş hâlleri ile klâsik dönem yazar ve filozoflarını tasvir eden heykeller vardır.

Sol kapı daha gizemlidir ve sanat tarihçileri doğru tanımlaması üzerinde hâlâ tartışmaktadır. Tympanum İsa'yı iki melek tarafından desteklenir şekilde bulutların üzerinde gösterir. Bazıları bunu İsa'nın göğe yükselişinin sembolü olarak görür ki bu durumda lento üzerindeki figürler bu olaya tanık olanlardır. Bazıları ise bunu "Parousia" ya da İsa'nın yeniden dirilişi olarak görür ki bu durumda da lentodaki figürler ya bunu öngören peygamberler ya da 'Galilee'nin adamları'. Üst lentoda meleklerin bulunması ikinci yorumu desteklemektedir. Çevreleyen heykellerde de zodyak sembolleri ile ayların sembolleri görülür. Bu semboller gotik ana kapıların çoğunda bulunan ve zamanın dönüşümsel doğasına işaret eden standart sembollerdir.

Merkezi kapı mahşer gününü tasvir eder. Tympanum'un merkezinde İsa bir hale içinde dört evangelist sembol ile çevrilmiş olarak resmedilir. Lento on iki havariyi gösterir, üstteki heykellerde mahşerin 24 ulusunu gösterir.

Kuzey Avrupa'da kuzey cephede Eski Ahit'ten öykülere yer verilmesi ve daha aydınlık olan güney cephede de azizlerin hayatına yer verilmesi yaygın görülür. Chartres Katedrali de bu geleneğe uyar ve kuzey cephede İsa'dan önce gelenler ile Meryem ve İsa'nın doğuşuna kadar olan öyküler bulunur. Ana ikonografik temalar balirgin olarak ayrılmıştır. Ortada Meryem'e şükredilmesi; solda oğlunun vücud bulması ve sağda da Eski Ahit peygamberleri gözükür. Bu temaya en önemli istisna verandanın kuzeybatı kısmında yerel şehit St Modesta ile St Potentian'ın heykelleridir.

Kuzey cephe İsa'dan önceki dönemi, batı cephesi yaşamını ve çilesini anlatırken güney ceph