Η ιδέα για την ανέγερση ενός επιβλητικού χριστιανικού ναού στην καρδιά του μεσαιωνικού Παρισιού ανήκε στον αρχιεπίσκοπο Μορίς ντε Σιλί και ο θεμέλιος λίθος τέθηκε το 1163 από τον Πάπα Αλέξανδρο Γ’. Χρειάστηκαν περί τα εκατό χρόνια για την οριστική του αποπεράτωση του, το 1260.

Μεγάλο μέρος του κινητού διακόσμου και της μνημειακής γλυπτικής καταστράφηκε κατά την διάρκεια της Γαλλικής Επανάστασης, ενώ γλύτωσε από την κατεδάφιση χάρις στον Μέγα Ναπολέοντα, ο οποίος στέφθηκε αυτοκράτορας της Γαλλίας στο ναό το 1804.

Στα χρόνια της Τρίτης Γαλλικής Δημοκρατίας (1870-1940), η Παναγία των Παρισίων ήταν ο συνήθης ναός για τις κηδείες των Προέδρων της Γαλλίας. Στα μέσα του 19ου αιώνα, υπέστη εκτεταμένη ανακαίνιση από τον αρχιτέκτονα Εζέν Βιολέ-λε-Ντικ.

Η Παναγία των Παρισίων είναι το σκηνικό δράσης του ομώνυμου ιστορικού μυθιστορήματος του Βίκτωρος Ουγκώ, που εκτυλίσσεται του 1482 κατά την διάρκεια της βασιλείας του Λουδοβίκου ΙΑ’, με πρωταγωνίστρια την τσιγγάνα Εσμεράλντα, την οποία διεκδικούν ερωτικά ο αρχιδιάκονος Φρολό, ο στρατιωτικός Φοίβος και ο καμπούρης κωδονοκρούστης Κουασιμόδος. Το βιβλίο εκδόθηκε στις 16 Μαρτίου 1831, γνώρισε μεγάλη επιτυχία και βοήθηκε στην ανάδειξη του ναού ως ένα από τα δημοφιλέστερα αξιοθέατα του Παρισιού.

Στις 15 Απριλίου 2019, η Παναγία των Παρισίων υπέστη σημαντικές καταστροφές από μεγάλη πυρκαϊά, η οποία έσβησε ύστερα από 15 ώρες (16 Απριλίου). Η διεθνής κινητοποίηση για την αποκατάσταση των ζημιών ήταν άμεση και σε λιγότερο από ένα μήνα είχε συγκεντρωθεί το ποσό του 1 δισ. ευρώ. Η Γαλλική κυβέρνηση ελπίζει ότι ο εμβληματικός ναός θα ξανανοίξει τις πύλες το καλοκαίρι του 2024 με την έναρξη των Ολυμπιακών Αγώνων των Παρισίων.