L’actuelle cathédrale de Tournai, chef d’œuvre du gothique scaldien avec une forte présence de roman, a été construite dans le courant du XIIe siècle, sur les ruines des deux précédents édifices. À l’heure où Tournai redevient un diocèse à part entière, les charpentes sont réalisées entre 1142 et 1150 ; la construction suit une progression d’est en ouest, du chœur vers la nef. La nef est romane ; constituant la plus ancienne partie de l’édifice, elle frappe par sa hauteur et l’harmonie de ses proportions. À l’époque de sa construction, elle était peinte de couleurs vives, comme en témoignent les traces encore visibles à plusieurs endroits. Le transept de style roman lui aussi est l’un des éléments les plus originaux de la construction. Annonçant l’apparition du style gothique, il reprend, en plus élancé, la structure de la grande nef. En lui-même, il est une église dans la cathédrale.

Le chœur, reconstruit au XIIIe siècle et de style gothique, impressionne par son ampleur et s’oppose à la sévérité de la nef. Quatre tours romanes, qui couronnent une tour-lanterne centrale surplombant la croisée du transept, annoncent elles aussi l’art gothique. Consacrée le 9 mai 1171, la plus grande partie de ce qui est encore visible aujourd’hui date toujours de cette période. La cathédrale fait partie du Patrimoine majeur de Wallonie et est classée, depuis décembre 2000, sur la Liste du Patrimoine mondial de l’Humanité par l’Unesco.